药用天然高分子

热凝胶化和昙点
热凝胶化和昙点是水溶性非离子型纤维素衍生 物的重要特征，这种特征表现为为聚合物溶解 度不随温度升高而升高。将聚合物溶液加热， 当其高过低临界溶液温度时，聚合物能从溶液 中分离出来，此时称为昙点。
液晶的形成
（一）醋酸纤维素
结构与性质
–醋酸纤维素（CA）是部分乙酰化的纤维素，含乙 酰基（CH3CO）29%~48%。
a.具有良好的黏合性、可压性、促进崩解和溶出性能，且其崩 解作用不受崩解液PH的影响；
b.改善药物溶出作用，有利于生物利用度的提高；
c.改善成粒性能，加水后有适度黏着性，故适于流化床制料， 高速搅拌制粒，并有利于粒度均匀，成粒容易。
值得注意的是，采用预胶化淀粉作为直接压片的干 燥黏合剂，应尽量不用或少用（用量不可超过0.5%） 硬脂酸镁为润滑剂，以免产生软化效应，影响片剂 的硬度。
四、羧甲基淀粉钠（CMS-Na）
1、来源与制法
又称为乙醇酸钠淀粉，为聚α-葡萄糖的羧甲基醚。 含钠量低于10%，取代度为0.5。系由淀粉在碱存在 下与一氯醋酸作用制得。
2、性质 CMS-Na能分散于水，不溶于其他有 机溶剂。具有较强的吸水性及吸水膨胀性，在 水中的体积能膨胀300倍。 3、应用
–醋酸纤维素与纤维素相比，耐热性提高，不易燃烧， 吸湿性变小，电绝缘性提高。
–醋酸纤维素或二醋酸纤维素比三醋酸纤维素更易溶 于有机溶剂。醋酸纤维素的乙酰基含量下降，亲水 性增加，水的渗透性增加，三醋酸纤维素含乙酰基 含量最高，熔点最高，限制了水的渗透。
应用：
–醋酸纤维素和二醋酸纤维素常供药用，缓释和控释 包衣材料多用后者。二醋酸纤维素不溶于水、乙醇、 碱溶液，溶于丙酮、氯仿、醋酸甲酯和二氧六环等 有机溶剂，溶液有良好的成膜性能。
性质
①化学反应性 :纤维素分子中每个葡萄糖单元均有3个 醇羟基，它们可以发生氧化、醚化、酯化、形成氢键、 接枝共聚等，其中以C（6）伯醇羟基反应速度最快。 ②氢键的作用：纤维素大分子中存在大量的羟基，可以 在纤维素分子内或分子间形成缔合氢键，也可以与其他 分子形成氢键。纤维素中结晶区内的羟基都已经形成氢 键，而在无定形区，则有少量没有形成氢键的游离羟基， 所以水分子可以进入无定形区，发生膨化。
有的溶于水，有的难溶或不溶于水 有的在药物制剂作辅料时供外用，有的可供口 服； 有的口服后可被消化吸收（如淀粉），有的则 在人体内不能生物降解（如纤维素） 有的具有生物活性或靶向性（如白蛋白） 大多无毒、应用安全、性能稳定、价格低廉、 生物相容性好
作为药用辅料，天然药用高分子及其衍生 物不仅用于传统的药物剂型中，而且可用 于缓控释制剂、纳米药物制剂、靶向给药 系统和透皮治疗系统等新型现代剂型和给 （输）药系统。
直链淀粉：又称胶淀粉，葡萄糖基之间以α-1,4-苷键连 接的线性多聚物。由于分子内氢键，直链淀粉形成链 卷曲的右手螺旋形空间结构，约6个葡萄糖形成一个螺 旋。
支链淀粉:是一种高度分枝的大分子，各葡萄糖基单位 之间以α-1,4-苷键连接构成它的主链,在主链分枝处又通 过α-1,6-苷键形成支链,分枝点的α-1,6-糖苷键键占总糖 苷主要用作片剂的稀释剂、崩 解剂、粘合剂、助流剂。崩解剂用量在 3%~15%，粘合剂用量在5%~25%。
强力霉素片： 强力霉素 淀粉 淀粉浆 硬脂酸镁
100g 13g 4g 1g
二、糊精
1、来源与制法
淀粉与无机酸共热时可水解为糊精或葡萄糖。中间 产物常为糊精。 药剂学中应用的糊精有白糊精和黄糊精。
具有压缩成型作用（极具可压性）、粘合作用和崩 解作用 具有潮解性，含湿量一般很低。
应用：
微晶纤维素是America Viscose 公司在20世纪50 年代后期研制的药用辅料。 可用作直接压片的黏合剂、崩解剂和填充剂，丸剂 的赋形剂，硬胶囊或散剂的填充剂。微晶纤维素制 成的药物片剂既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩 解，因而大量地用作制备各种片剂的赋形剂和崩解 剂。 微晶纤维素也可作口眼混悬剂的助悬剂 微晶纤维素的另一重要应用是用作药物制剂的缓释 材料
2、性质：
糊精为白色、淡黄色粉末。不溶于乙醇、乙醚，缓 缓溶于水，易溶于热水。
3、应用：
主要用作片剂或胶囊剂的稀释剂。
三、预胶化淀粉
1、来源与制法
可溶性α-淀粉：利用淀粉在糊化温度时分散在水中， 最终变成粘稠的淀粉糊这一特性，将新鲜制备的糊 化淀粉浆脱水干燥处理，可得易分散于冷水的无定 形粉末，即可溶性α-淀粉。α-淀粉是糊化后的淀粉， 速溶淀粉制品制造原理就是使淀粉α化。 预胶化淀粉又称部分α化淀粉、可压性淀粉，它是 淀粉经物理或化学改性，在有水存在的情况下，淀 粉粒全部或部分破坏的产物。 我国目前供药用的产品是部分预胶化淀粉。
2、性质：
预胶化淀粉与淀粉比较，只是改变了物理性质，而 化学结构无变化，内含直链淀粉和支链淀粉。故其 具有天然淀粉的特点，又有特殊性能。 预胶化淀粉不溶于有机溶剂，微溶以致可溶于冷水。 吸湿性与淀粉相似。 有自身润滑性，流动性比淀粉好，产品休止角为 36.56°，而且具有干燥粘合性，可压性好。 安全性高，未发现毒副作用。
粉状纤维素呈白色、无臭、无味，具有纤维素 通性。具有一定可压性。流动性较差。 纤维素主要经过物理或化学改性形成纤维素衍 生物后供药物制剂工业作辅料用。粉状纤维素 主要用作片剂的稀释剂、硬胶囊或散剂的填充 剂，也可作干黏合剂、崩解剂、助流剂。
三、微晶纤维素
将结晶度高的纤维经强酸水解除去其中的无定 性部分，所得聚合度约为220，相对分子质量 约为36000的结晶性纤维即为微晶纤维素。 性质：微晶纤维素为高度多孔性颗粒或粉末， 呈白色、无臭、无味，易流动。不溶于水、稀 酸、氢氧化钠液和多数有机溶剂。
玻璃化转变温度 溶度参数和表面能 物理配伍相容性 溶胀性 黏度 生物黏附性
生物黏附性
亲水性纤维素衍生物膨化后即具有黏附性，可 黏附于生物组织、黏膜等处，利用此性质可将 制剂黏附在药物易于吸收的部位。纤维素衍生 物可用作生物或黏膜黏着剂。 生物黏附（bioadhesion）的机理有静电、吸 附润湿、互穿和断裂等。
主要用作片剂和胶囊剂的崩解剂。
第三节 纤维素及衍生物
一、纤维素的结构与性质
纤维素是植物纤维的主要组成成分之一。广泛 存在于自然界。全世界年产量约1000亿吨。药 用纤维素的主要原料来自棉纤维。 结构：
纤维素分子为极长链线型多糖高分子化合物，与直 链淀粉相似，没有分枝。其结构单元是D-吡喃式葡 萄糖基（失水葡萄糖）， D-吡喃式葡萄糖基间以ß1，4苷键连接。
纤维素衍生物的性能受以下因素影响
①取代基团的性质。纤维素衍生物的性质相当程度 上取决于取代基团的极性。
②被取代羟基的比例。纤维素酯和醚类化合物一般 以取代度来表征，DS是指被取代羟基数的平均值。 ③在重复单元中及聚合物链中取代基的均匀度。 ④链平均长度及衍生物的分子量分布。
纤维素衍生物的反应性
二、天然药用高分子材料的分类
按照其化学组成和结构单元可以分为多糖类、 蛋白质类和其他类。 依据原料来源，又可分为淀粉及其衍生物，纤 维素及其衍生物和甲壳素及其衍生物等。 按照加工和制备方法，可分为天然高分子材料、 生物发酵或酶催化合成的高分子材料和天然高 分子衍生物材料三大类。
三、天然药用高分子材料的特点
四、纤维素衍生物
全世界每年天然生产的纤维素约有2%被制成各 种酯（约3/4）和醚（1/4） 无机酸酯——硝酸纤维素是最早被合成的酯， 第一个被应用于生命科学领域的是有机酸酯— —醋酸纤维素。 在药剂学领域中被应用的纤维素衍生物主要有 醋酸纤维素、醋酸纤维素酞酸酯、羧甲基纤维 素酯、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素，羟丙 基甲基纤维素酞酸酯和醋酸羟丙基甲基纤维素 琥珀酸酯等。
3、性质
一般物性：
a、形态与物性常数：玉米淀粉为白色结晶性粉末， 显微镜下观察其颗粒呈球状或多角形,流动性不良 b、淀粉的溶解性、含水量与氢键作用力：淀粉的 表面由于其葡萄糖单元的羟基排列于内侧，故其呈 微弱的亲水性并能分散于水，淀粉不溶于水、乙醇 和乙醚等，但有一定的吸湿性 c、淀粉的吸湿与解吸：空气中相对湿度高，淀粉 含水量增加；天气干燥，则淀粉含水量减少。用作 稀释剂和崩解剂的淀粉，宜用平衡水分小的玉米淀 粉。
d、淀粉的水化、膨胀、糊化：淀粉在60~80℃热水 中溶胀,直链淀粉分子伸展成线性，脱离支链淀粉构 成的有序树枝状立体网络，而分离了直链淀粉的支 链淀粉，则以溶胀颗粒的形式留在水中。
– 过量水中，淀粉加热至60~80℃时，淀粉颗粒可逆地吸水 膨胀，至某一温度时，整个颗粒突然大量膨化、破裂，晶 体结构消失，最终变成粘稠的糊，停止搅拌，很快下沉， 这种现象即糊化。
第二节 淀粉及其衍生物
一、淀粉
1、来源与制法：
淀粉是植物经光合作用生成的多聚葡萄糖的天然高 分子化合物，广泛存在于植物的根和种子中。 玉米、小麦、稻米、马铃薯、甘薯等均含有淀粉， 药用淀粉以玉米淀粉为主。 淀粉的制作工艺包括原料预处理、浸泡、粗破碎、 细研磨和分离、脱水、干燥等。
2、化学结构 淀粉分直链淀粉和支链淀粉两大类。
纤维素衍生物因含有羟基，可能与一些带有功能基 的化合物反应，与甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛反 应形成缩醛或半缩醛；与甲氧基化合物形成醚或次 甲基化合物形成环氧化烃类形成聚醚。
纤维素衍生物的反应过程
将纤维素浸入浓度大于18%的NaOH水溶液中，然 后过滤和压榨除去过量的碱，已撕松的碱纤维素在 固体混合反应器中进行烷基化反应。
e、淀粉的回生（老化、凝沉） 淀粉糊或淀粉稀溶 液在低温静置一定时间，会变成不透明的凝胶或析 出沉淀，这种现象称为回生或老化
水解反应
a.酸催化水解。水解是大分子逐步降解为小分子的 过程。淀粉在酸作用下，经历淀粉→糊精→低聚糖 →麦芽糖→葡萄糖，最终水解物是葡萄糖。所用酸 一般为稀硝酸，因氯离子影响药物制剂氯化物杂质 测定所以不用盐酸。 b.酶催化水解。淀粉在淀粉水解酶的催化下，可以 进行选择性水解反应。淀粉水解酶是催化水解淀粉 的一类酶的总称，主要包括α-淀粉酶、ß-淀粉酶、 葡萄糖淀粉酶和脱支酶。 c.显色。直链淀粉与KI·I2作用呈蓝色，支链淀粉 呈紫红色。