药用天然高分子材料

多糖及其衍生物
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 一级结构：单体
a-D-吡喃葡萄糖
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 一级结构：键接方式 I
还原端
n
- nH2O
酶
直链淀粉：由a-D-吡喃葡萄糖通过1,4-糖苷键连 接成的聚合物分子。直链淀粉含有一个还原端(半 缩醛)。
✓ 按照其化学组成和结构单元：
• 植物源； • 动物源； • 藻类等微生物源
✓ 按照加工制备方法来：
• 天然高分子； • 生物发酵或酶催化合成的高分子； • 天然高分子衍生物三大类
概述
➢ 天然药用高分子材料的特点：
✓ 基本性能：作为传统的填充辅料而言，天然药用高分子材料一般具有性能稳定、 成膜性好、价格低廉等特点；
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构
• 二级结构：支链淀粉
※ 聚合度约105-106，分子 量约数千万至上亿。呈 树枝状分支结构。主链 ，支链均成不同程度， 长短不一的螺旋。流体 力学半径仅为20-75 nm 左右，呈现高密度线团 构象。
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 三级结构(聚集态结构)__淀粉粒
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的性质
• 一般物性
※ 淀粉的糊化：
* 糊化：在过量水中，淀粉加热至60～80℃时，颗粒可逆地吸水膨胀，至某一温 度时，颗粒突然大量膨化、破裂，晶体结构消失，最终变成粘稠的糊，这种现 象称为淀粉的糊化，发生糊化所需的温度称为糊化温度。
* 糊化过程的本质：糊化 的本质是高分子的溶胀 溶解现象——先溶胀后 溶解，加热破坏结晶。
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构
• 二级结构：直链淀粉
※ 聚合度约103，分子量约数 十万。直链卷曲成螺旋管状 构象，每6个葡萄糖单元组 成螺旋的一个螺距，在螺距 内部只有氢原子，羟基位于 螺旋管外侧。C2和相邻糖 基C3位羟基形成氢键，螺 与螺间形成分子内氢键维持 螺旋构象的稳定。流体力学 半径约10-20 nm。
• 一般物性
※ 形态与物性常数： * 淀粉为白色结晶性粉末，形状和大小与来源有关，一般呈球状或多角形， 平均粒径大小为10~15µm，堆密度0. 462 ml-1，实密度0. 658 ml，比表面积 0.5～0. 72m2.g-1。 * 流动性不良，流动速度为10.8～11.7g／s。 * 淀粉在干燥处且不受热时，性质稳定。
• 一般物性
※ 淀粉的吸湿与解吸：
* 淀粉中含水量受空气湿度和温度变化而改变。在一定的相对湿度和温度条 件下，淀粉吸收水分与释放水分达到平衡，此时淀粉所含的水分称平衡水 分。
* 用作稀释剂和崩解剂的淀粉，宜用平衡水分小的玉米淀粉。
* 淀粉中存在的水，分为自由水和结合水两种状态。自由水是保留在物体团 粒间或孔隙内，仍具有普通水的性质，随环境湿度的变化而变化。这种水 与吸附它的物质只是表面接触，它具有生理活性，可被微生物利用。结合 水是指不再具有普通水性质，温低低于-25℃也不会结冰，不能被微生物利 用。排除这部分水，就有可能改变物质的物理性质。
※ 支链淀粉与支链淀粉一 超分子相互作用组装成 淀粉粒。淀粉粒具有类 似洋葱的环状结构，有 的可以看到明显的环纹 和轮纹，各环共同围绕 的中心称为粒心。
淀粉粒
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 三级结构(聚集态结构)__淀粉粒
※ 直链淀粉和支链淀粉的侧链 趋于平行排列，相邻羟基间 经氢键结合形成散射状晶束 。晶束间区域的分子排列杂 乱，形成无定型区。
第四章 药用天然高分子材料
概述 多糖及其衍生物 蛋白质类药用天然高分子及其衍生物

概述
➢ 药用天然高分子材料的定义：来自于植物、动物和藻类，经提取、分 离和改性加工等制备的可供药物制剂作辅料的高分子。
➢ 药用天然高分子材料的分类：
✓ 按照其化学组成和结构单元：
• 多糖类：糖苷键连接，醚氧键，如，纤维素 • 蛋白质类：肽键连接，酰胺键，如，胶原蛋白 • 核酸类：酯键连接，如，DNA • 其它类：无特定组成单元的药用天然高分子的统称
※ 淀粉的溶解性、含水量与氢键作用力： * 淀粉不溶于冷水、乙醇和乙醚等 * 在常温常压下，淀粉约含有10-20%的平衡水分，但却不显示潮湿而呈干 燥的粉末状，这主要是因为淀粉分子中葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水 分子相互作用形成氢键的缘故。
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的性质
* 影响糊化温度（过程） 的因素：搅拌时间、搅 拌速度、酸碱度和添加 的化合物等
1,4-糖苷键
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的结构 • 一级结构：键接方式 II
1,6-糖苷键
支链淀粉：支链淀粉是一种高度分支的大分子，主链上分出支链，各葡萄 糖单位之间以α-1,4糖苷键链接构成它的主链，支链通过α-1,6糖苷键与主链 相连，分支点的α-1,6糖苷键占总糖苷键的4%~5%。支链淀粉也含有且仅含 有一个还原端。
✓ 水溶性：它们有的溶于水，有的难溶或不溶于水； ✓ 生物降解性：有的可被消化吸收，有的则在人体内不能降解； ✓ 生物相容性：口服情况下，天然高分子相对小分子化合物具有较低的毒性和较高
的生物相容性，但在静脉注射的情况下生物活性强，如靶向性及免疫原性，这些 生物活性既可能是毒性的来源也可能是天然高分子自身药理活性的基础。 ✓ 应用范围：天然高分子在制药剂中应用范围广泛，天然药用高分子及其衍生物可 作为填充辅料用于传统的药物剂型中，亦可作为功能性材料用于新型现代剂型和 给（输）药系统，甚至可作为具有药理活性的药物，如核酸及抗体类药物。
※ 支链淀粉分子庞大，可穿过 多个晶区及无定型区，为淀 粉颗粒起到骨架作用
淀粉粒的超大分子结构模型 A 直链淀粉；B 支链淀粉
淀粉粒的偏光显微镜照片
原淀粉与淀粉凝沉物的XRD谱图 a.原淀粉； b. φ(正戊醇)= 4% ； c. φ(正戊醇)= 9.6%）
➢ 淀粉及其衍生物__淀粉
✓ 淀粉的结构与性质__淀粉的性质