第三章 天然药用高分子材料及其衍生物
天然药用高分子
药用天然高分子摘要：随着材料科学的高速发展，人们对疾病的认识越来越深刻、明了，对天然药物的利用价值越来越看重，对药用天然高分子的研究也迎来了自己的高速发展的时期。
本文主要对药用天然高分子的种类、结构、性质以及利用情况、发展前景进行陈述关键字：药用天然高分子结构种类利用前景一、常见药用天然高分子简介1、药用天然高分子认识：药用高分子材料（polymers for pharmaceuticals）：具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料，而药用天然高分子是指来源于自然界中的，在药品的生产和制造加工工程中使用的高分子材料的总称。
它包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物，以及与药物接触的包装储运高分子材料。
应用药物缓释技术，通过医用高分子材料包覆在药物表面，当然药物不是成块状的，而是很小的。
有高分子材料的保护，药物在短时间内不会被身体吸收，而是随血液流动到特定区域，当到达之后药物表面的高分子材料已经溶解到血液中，最终随体液排出。
而药物能够有针对性的治疗病患处而作为包装材料，应满足以下要求：（1）保证药品质量特性和成分的稳定；要根据药品及制剂的特性来选用不同的包装材料。
首先，药品包装材料必须具有安全、无毒、无污染等特性；其次，药品包装材料必须具有良好的物理化学和微生物方面的稳定性，在保质期内不会分解老化，不吸附药品，不与药品之间发生物质迁移或化学反应，不改变药物性能。
（2）适应流通中的各种要求；药品生产出后需要经过储存、运输等各个流通环节才能达到患者手中，每个环节的气候条件、流通周期、运输方式、装卸条件等各不相同甚至有很大的差异。
因此，药品的包装材料还要与流通环境相适应。
既要有一定的耐热性、耐寒性、阻隔性等物理性能，以满足流通区域中的温度、湿度变化的要求；又要有一定的耐撕裂、耐压、耐戳穿、防跌落等机械性能，以防止装卸、运输、堆码过程中的各种形式的破坏和损伤。
（3）具有一定的防伪功能和美观性；为防止假冒伪劣药品、保证药品的纯正，药品包装材料应具有一定的防伪能力，患者通过包装材料可以方便的辨别药品的真假。
《药用高分子材料》教案 (1)
《药用高分子材料》教案
050923专用
主讲教师：王旭湖州师范学院生命科学学院化学系
二OO七年九月~二OO八年一月
《》课程说明
一、课程教学目标与要求
药用高分子材料学是将药物制剂学与高分子化学、物理、材料学的有关内容相结合，为适应药剂学发展需要而设置的一门课程。
本教材对药用高分子材料的研究、发展做了系统的介绍，简述了药用高分子材料的理论基础及其在药物制剂中的应用原理，对药用天然高分子及其衍生物、药用合成高分子、高分子药物进行了举例说明，并且在本书最后对药品包装与贮运材料进行了阐述。
本课程要求学生掌握高分子材料的基本理论和药物制剂中常用高分子材料的物理化学性质性能及用途，能够将高分子材料学的基础理论知识，在普通药物制剂、特别是在长效，控释及靶向制剂中应用，从而为药物新剂型的研究与开发奠定基础。
二、其它方面
1. 教学安排
36 学时
2. 考核形式
考查
3. 授课对象
2005级制药工程本科
4. 教学手段
多媒体。
5. 参考教材与参考书目
参考教材：姚日生主编《药用高分子材料》，1版，化学工业出版社，2003年。
参考书籍：郑俊民《药用高分子材料》中国医药科技出版社
陈健海《药用高分子材料与现代药剂》科学出版社
教案序号：01
教案序号：02
教案序号：03
教案序号：04
课程名称：药用高分子材料。
[医学]药用天然高分子
![[医学]药用天然高分子](https://img.taocdn.com/s3/m/3172641df111f18583d05af0.png)
• 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。
– 3、应用：预胶化淀粉是美国药典、英国药典都已收载的药 用辅料，我国于1989年批准使用。
• 目前主要用作片剂的黏合剂（湿法制粒应用浓度5%~10%，直 接压片5%~20%）、崩解剂（5%~10%），片剂及胶囊剂的稀 释剂（5%~75%）和色素的展延剂等。
药用天然高分子
第一节 概述
• 一、药用天然高分子材料的定义
– 是指自然界存在的可供药物制剂作辅料的高分 子化合物。包括淀粉、纤维素、阿拉伯胶、甲 壳素、海藻酸、透明质酸、明胶以及白蛋白 （如人血清白蛋白、玉米蛋白、鸡蛋白等）等。
– 天然药用高分子材料已用作药物制剂的各种辅 料。有时根据其结构及性质可进行物理、化学 或生物的改（变）性加工处理，使其能符合药 用和制剂工业生产的特殊需要和应用要求。
• 作为一种新型药作辅料，预胶化淀粉具有以下应用特点：
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。
• 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
药学概论-第三章-天然药物化学
②药材可先用乙醇、含水乙醇提取，提取液浓缩成膏，拌以硅藻土等
辅料，减压干燥成粉末后再用上述不同溶剂进行分部处理。
1.2 提取方法的选择
●煎煮：加水加热煮提，简便，大部分成分可不同程度地提 出， 含挥发性成分、含大量淀粉及加热易破坏的成分不 宜。 ●浸渍：加水或稀醇浸渍，适于遇热易破坏、挥散的成分及 含淀粉或粘液质多的成分，提取时间长，效率不高。 ●渗漉：为浸渍法的发展，在渗漉过程中随时保持相当浓度 差， 故提取效率高于浸渍法。 ●回流：加有机溶剂加热回流，此法效率高于渗漉，但受热 易破 坏的成分不适用。 ●连续回流：为回流法的发展，所用溶剂量少，操作简单， 效率高，实验室中常用索氏提取器及能供1kg药材提取用 的 连续回流装置。
由吗啡合成的代替品—哌替啶（杜冷丁），既保 留了吗啡中有效的结构部分，又使其成瘾性明显降
低。
第三节 天然药物化学的内容
• 天然药物的药效物质基础 • 天然药物中常见的化学成分类型 • 常用天然药物化学成分的提取分离方法 • 常用天然药物化学成分结构研究方法
• 一、探明天然药物作为药效物质基础的化 学成分及生源途径。
●●有效成分不同于有效部位。 有效部位是有一定生理活性尚未提纯的 混合物，能够部分的代表原中药的疗效， 目前绝大多数的中药制剂是由中药的有效 部位制得。有效部位经进一步的分离纯化 才能得到有效成分。中药注射剂一般含有 的是有效成分。
• • • • • • •
4、无效成分： 与有效成分共存的无生理活性的其它成分; ※ 有效成分与无效成分的概念是相对的. 例如: 鹧鸪菜中具有驱虫作用的是氨基酸; 天花粉中起引产作用的是蛋白质; 猪苓具有抗肿瘤作用的是多糖。 再如：鞣质在多数中药中对治疗疾病不起主 导作用，视为无效成分；在地榆、五倍子等 中药中因具有收敛、止血和抗菌消炎作用则 视为有效成分。
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。
纤维素及其衍生物
纤维素的基本性质
4、 溶胀性 纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀(液体只进到结晶区间的
无定形区，其X-射线衍射图不发生变化)和结晶区内溶胀(纤维素原 来的X-射线衍射图谱改变，而出现新的X-射线衍射图谱)。
纤维素的基本性质
5、降解 ①热降解：受热时或发生水解或氧化降解。 20-150℃ ，只进行纤维素的解吸； 150-240℃ ，产生葡萄糖基脱水； 240-400℃ ，断裂纤维素分子中的苷键和C-C键； 400℃时，芳构化和石墨化。
MCC具有吸湿性。
三、微晶纤维素
（二）性质 2、可压性：制剂工艺中常以硬 度衡量可压性。同一种原料在相 同压力下，粒径越小，接触面积 越大，可压性越大，片剂硬度越 高。MCC分子内存在氢键，受压 时氢键缔合，具有高度变形性， 可被压制成一定形状和坚实的压 缩物，极具可压性。
三、微晶纤维素
（二）性质 3、崩解性：MCC为多孔微细粉末，具有较大的比表面积，
由于聚合度很大，则分子间的氢键力非常大，可能大大超过C-O-C的主价 键力。一般来说，纤维素中结晶区内的羟基都已形成氢键，而在无定形 区，则有少量没有形成氢键的游离轻基，所以水分子可以进入无定形区， 与分子链上的游离羟基形成氢键，即在分子链间形成水桥，发生膨化作 用。
纤维素的基本性质
3、 吸湿性 由X-射线衍射的研究表明，纤维理，收集其中不溶解部分(称为α-纤维素），转鼓干燥，制 成片状，机械粉碎即得。
粉状纤维素的聚合度约为500，相对分之质量约为2.43×105。
（二）性质
粉状纤维素具有一定的可压性，最大压 紧压力为50MPa。
溶解性：在水、稀酸和大部分有机溶剂 中几乎不溶，在5%（W/V）的NaOH溶液中 微溶。
经历不同湿度的环境后，其平衡含水量的变化，存在滞后现象，即吸附时的 吸着量低于解吸时的吸着量。
《药用高分子材料学》ppt课件
二
它们具有不同的水蒸气透过性，以下按每25um厚的膜，24h水
高
蒸气的透过量(g/100cm2)的大小顺序列出：聚乙烯醇，聚氨酯，
分
乙基纤维素，醋酸纤维素 ，醋酸纤维素丁酸酯，流延法制的聚氯乙
子
烯，挤出法制的聚氯乙烯 ， 聚碳酸酯，聚氟乙烯，乙烯/醋酸乙烯
材
共聚物，聚酯，聚乙烯涂层的赛璐玢，聚偏二氯乙烯，聚乙烯，乙
1930年高分子被承任至今。
5
厚德 明志 笃学 力行
绪论
人类的远古时代，在谋求生存和与疾病
斗争的过程中，广泛地利用天然的动植物来 源的高分子材料，如阿胶的生产原料驴皮就 是天然高分子材料。明朝大医药家李时珍在
概 《本草纲目》中说：“阿胶，本经上品,弘
景曰:‘出东阿,故名阿胶’”。东阿县做为 阿胶发祥地，利用天然高分子生产阿胶已有 两千多年的悠久历史。
17
厚德 明志 笃学 力行
绪论
本课程的目的：
一
使学生了解高分子材料学的最基本理论和药剂学中常用的高分子
课
材料的结构，物理化学性质，性能及用途，并能初步应用这些基本 知识来理解和研究高分子材料在一般药物制剂、控释制剂及缓释制
程 剂中的应用。
的 目
1.高分子材料的一般知识；合成
反应及化学反应；高分子材料的化
面向21世纪课程教材
《药用高分子材料学》
中国医药科技出版社
1
厚德 明志 笃学 力行
发展和教学需要，于20世纪90年代在我国建
立起来《的药一门用崭高新的分学科子。材它的料产学生和》发展
得到国家医药行政部门的极大重视。药用高
分子材料学、生物药剂学、物理药学、制剂
课
工程学是现代药剂学的主要基础专业。多种
药用高分子材料药用合成高分子【共68张PPT】
3.乳化及稳定作用 一方面由于其分子中存在亲水、硫水部分，因而具有乳化作 用;另一方面它可在较大范围内调节两相粘度，大部分型号均可采用， 这是卡波沫运用于乳剂系统的最大伏点。
4.稳定性
固态卡波沫较稳定
宜中和后使用，中和后的聚合物凝胶在正常的条件下不会水解、氧 化
4.缓控释材料
①卡波沫的缓释、控释作用在于其溶胀与形成凝胶的性质。
②本品可与碱性药物生成盐并形成可溶性凝胶发挥缓释、控释作用，特别 适合与制备缓释液体制剂，如滴眼剂、滴鼻剂等，同时还可发挥掩味作 用。
5.黏膜黏附材料
近年来常利用卡波沫制备粘膜粘附片剂以达到缓释效果，聚合物 大分子链可以与粘膜糖蛋白大分子相互缠绕而维持常长时间粘附 作用，与一些水溶性纤维素衍生物配伍使用有更好的效果。
• 4.溶解性
• 丙烯酸树脂易溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和氯仿等极性有机溶剂， 但在水中的溶解性质则取决于树脂结构中的侧链基团和水溶液pH。
• 肠溶性树脂分子中的羧基比例越大，则需在pH更高的溶液中溶 解
• 胃崩型树脂和渗透性树脂中的酯基和季胺基在酸性和碱性环境中均不解 离，故不发生溶解。胃溶型树脂在胃酸环境溶解取决于其叔胺碱性基团 。
的；
② 基质、增稠剂、增黏剂－软膏、乳膏外用药剂或化妆品
③ 现代制剂应用 控释制剂: PAA-壳聚糖离子复合物－肽及蛋白质
PAA－聚乙烯醇、聚乙二醇可逆络合物
口服和黏膜制剂： PAA－聚乙烯醇 PAA－羟丙甲纤维素
巴布膏剂压敏胶： PAA－聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇
（二）、交联聚丙烯酸钠
（1）制备
• 5.渗透性
虽然含季胺基团的渗透型树脂在水中不溶，但季胺盐基具有很强 的亲水性，使其具有一定的水渗透溶胀性质。季胺基团比例越
天然高分子材料在医药行业中的应用综述
天然高分子材料在医药行业中的应用综述一、引言天然高分子材料因其独特的生物相容性和生物活性，在医药行业中得到了广泛应用。
本文将综述天然高分子材料在医药行业中的应用，包括药物输送、组织工程、生物可降解材料、药物控制释放、基因治疗和免疫治疗等方面。
二、天然高分子材料在药物输送中的应用天然高分子材料在药物输送领域具有广泛的应用，如纳米药物、基因治疗等。
纳米药物可以利用天然高分子材料的生物相容性和生物活性，实现药物的靶向输送和控释。
基因治疗则利用天然高分子材料作为基因载体，将治疗基因高效地传递至病变细胞，以实现对疾病的基因治疗。
三、天然高分子材料在组织工程中的应用组织工程是一种利用生物材料、细胞和生长因子构建人体组织的工程技术。
天然高分子材料因其良好的生物相容性和可降解性，被广泛应用于组织工程领域。
例如，在软骨、肌腱、皮肤等组织的修复和再生过程中，天然高分子材料可以作为支架和基质，提供细胞生长的微环境，促进组织的再生和修复。
四、天然高分子材料在生物可降解材料中的应用生物可降解材料是一种在生物体内可降解为无害物质的材料。
天然高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性，因此被广泛应用于生物可降解材料领域。
例如，手术缝合线、药物控制释放载体等均可以由天然高分子材料制成，它们在体内可缓慢降解，同时释放药物或促进组织再生，实现良好的治疗效果。
五、天然高分子材料在药物控制释放中的应用药物控制释放技术是一种能够实现药物缓慢释放并保持其在体内有效浓度的技术。
天然高分子材料因其独特的生物相容性和生物活性，被广泛应用于药物控制释放技术中。
例如，药物可以与天然高分子材料结合形成微球或纳米粒，通过控制材料的降解速率和药物的释放速率，实现药物的控释和靶向输送。
这种技术可以改善药物的疗效，降低副作用，提高患者的依从性。
六、天然高分子材料在基因治疗中的应用基因治疗是一种通过将正常基因导入病变细胞，以替代或矫正缺陷基因的治疗方法。
天然高分子材料作为基因载体，具有较高的细胞亲和力，能够保护基因免受核酸酶的降解，并实现基因的高效转染。
药用天然高分子材料
老化作用的防止与利用
在生产上为了防止淀粉的老化作用，采用高温糊化，同时进行激烈搅拌，使淀粉分子充分分散，但必须严格控制加热时间及搅拌条件，使淀粉糊液保持一定的粘度。 淀粉发生凝沉作用，可使食品品质下降，但有时也可利用淀粉的凝沉作用制造各类制品，如我国粉丝的制造，就是利用含直链淀粉高的淀粉（如绿豆、豌豆等），通过糊化、凝沉、干燥等步骤制成。
(3) 有的药物具有不良臭味、苦涩味，甚至有些具有较强的刺激性，影响该制剂的应用，特别是对于儿童和老人，将其制成包合物可使不良臭味、苦味减轻或消除。
(4) 用-环糊精包合挥发油，可使其粉末化，制成散剂、颗粒剂、片剂、硬胶囊剂等剂型，不仅便于生产，而且可使剂量准确，利于保存和携带。
-1,6苷键
-1,4-苷键
支链淀粉
支链淀粉构象示意图
1.淀粉粒的比重约为1.5，不溶于冷水,但吸湿性很强——淀粉制造工业的理论基础 所谓水磨法，就是利用这一性质。先将原料打碎成糊 (若原料为玉米一类籽粒粮则必须先行浸泡，然后湿磨破坏组织，使其成糊)，除去蛋白质及其它杂质，再使淀粉在水中沉淀析出 2.直链淀粉溶于热水（60-80度），支链淀粉不可溶。（可用于分离二者）
（三）、淀粉的性质
3.淀粉的糊化
淀粉在水中经加热后出现膨润现象，继续加热，成为溶液状态，这种现象称为糊化，处于这种状态的淀粉称为-淀粉。
表2-5 几种谷物淀粉粒的糊化温度
淀粉种类
糊化温度范围（℃）
糊化开始温度（℃）
大米
58~61
58
小麦
65~67.5
65
玉米
64~72
64
高粱
69~75
69
二、糊精
(一) 来源与制法
淀粉
水解
药用高分子ppt
几种典型的功能性辅料应用情况
乳糖广泛用作片剂和胶囊剂的填充剂或稀释剂，有时也用
在冻干产品和婴儿实物配方中，乳糖也可作为粉末吸入剂 的稀释剂 微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，是由多孔 微粒组成的晶体粉末。当使用浓度不同时，表现出不同的 功能。如：浓度为5％～20 用作抗黏剂；5 ～15 用作崩解 剂 滑石粉曾是广泛应用的口服固体制剂的润滑剂和稀释剂 聚山梨酯80是一种非离子型表面活性剂，在药物、食品中 广泛用作乳化剂、分散剂、增溶剂或稳定剂
如今我国药用制剂及辅料的发展状况
2009-2014年国内药用辅料总产 值 我国药用辅料质量标 准构成情况
药用辅料行业企业结构
第四节 安全性评价和质量管理。
药用辅料标准存在的问题 1 比其他国家药典收载率低 2 标准分类不细 3使用环节对辅料性质研究不足使用不科学， 处方合理性研究不足用量不当等。 4缺乏完善系统的管理体系和机制 5对药用辅料的生产供应环节缺乏有效监管 6对建立药用辅料标准体系不够重视
合成高分子药物的出现，不仅改进了 某些传统药物的不足之外，而且大大丰富 了药物的品种，为攻克那些严重威胁人类 健康的疾病提供了新的手段。因此以合成 高分子药物取代或补充传统的低分子药物， 已成为药物学发展的重要方向之一。
1.5药用高分子材料的定义 药用高分子的定义至今还不甚明确。 但药用高分子材料它是于20世纪90年代才 在我国建立起来的一门崭新的学科。随着 药物制剂理论和实践的飞速发展，多种新 型药用高分子材料也相继出现。近几年， 我国药用高分子材料的发展也取得了重大 的成就。
5淀粉也被用作新的药物传递系统的辅料，如鼻粘膜、口 腔和牙周等部位传递系统。 6.也用于局部用制剂。例如，因其吸收性被用于人用扑 粉中，作为软膏制剂中起到皮肤覆盖层的作用。
天然药用高分子材料及其衍生物
显色 原理： 淀粉和糊精分子都具有螺旋结构，每6个葡萄糖基组成的 螺旋内径与（I2.I -)直径大小匹配，当与碘试液作用时， （I2.I-)进入螺旋通道，形成有色包结物. 螺旋结构长，包结的（I2.I-)多，颜色加深 直链－兰色 支链－紫红 加热－螺旋圈伸展成线性－颜色褪去 冷却－螺旋结构恢复－颜色重现
纤维素是杆物细胞壁的主要成分，构成杆物组织的基础。
纤维素都是由Ｄ－葡萄糖单体缩聚而成的一个直链高分子，而且都是以－１，４－葡萄糖苷键的形式连结起来的。 分子式：(C6H10O5)n n=10000
-1,4-苷键
纤维素的成键特征
纤维素的结构
~0.02%
~37%
~63%
半缩醛羟基（苷羟基）
是广泛应用的崩解剂，系淀粉的羧甲基醚，水性羧甲基的存在，使淀粉分子内及分子间氢键减弱．结晶性减小，轻微的交联结构降低了它的水溶性，从而在水中易分散并具溶胀性．吸水后体积可增加300倍。目前国内外均有商品出售。
2 羟乙基淀粉
（1 ）用作冷冻时血红细胞的保护剂
01
防止红细胞冷冻和溶解过程溶血；
02
体内支链淀粉羟乙基化后，抵抗淀粉酶；
硬脂酸镁（<0.5%)润滑剂－软化效应
02
α－淀粉－全部预胶化－只做黏合剂
03
预胶化淀粉
04
Γ淀粉
05
淀粉加水高压改性
06
糊精
07
片剂胶囊剂-稀释剂
08
片剂－黏合剂－释放性能差，干扰主药含量测定
09
口服液体制剂或混悬剂－增稠剂
10
二 淀粉衍生物
羧甲基淀粉钠
A
羟乙基淀粉
B
交联淀粉
C
1 羧甲基淀粉钠
药用高分子材料 第二版 姚日生
姚日生主编
制药工程专业
目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
录
绪论 高分子材料的结构与性能 高分子材料在药物制剂中的应用原理 天然药用高分子材料及其衍生物 药用合成高分子 高分子药物 药品包装与贮运材料
第一章
绪
论
第一章 绪
论
药用高分子材料作为药用辅料和药物时，主要 用于提高药剂的稳定性、药物的生物利用度和 药效，改善药物的成型加工性能，改变给药途 经以开发新药、实现智能给药，同时大大促进 医药科学的发展。
H H C C H CH3
H H H H H H C C O C C O C C O H H H H H H
单体单元
monomer Units
聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元
高 分 子 基 本 概 念
Attention!
对于聚烯烃类采用加成聚合的高分子单体单元与单体 的结构是一致的，仅电子排布不同 对于缩聚，开环聚合或者在聚合中存在异构化反应的 高分子单体单元与单体的结构不一致
高 分 子 反 应的 影 响 因 素
静电荷与位阻 结晶结构 溶解度或溶胀度 其他因素
高 分 子 反 应 类 型
一般的有机反应 高分子的表面反应 高分子的降解反应及络合反应
药 用 高 分 子 的 由 来 与 发 展
我国是医药文明古国，中草药用于治疗生物体疾 病的历史十分悠久，天然药用高分子的使用要比西方 国家早得多。东汉张仲景（公元142～219）在《伤寒 论》和《金匮要略》中记载的栓剂、洗剂、软膏剂、 糖浆剂及脏器制剂等十余种制剂中，首次记载了采用 动物胶汁、炼蜜和淀粉糊等天然高分子为多种制剂的 赋形剂，并且至今仍然沿用。
辅料的性质及使用
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------辅料的性质及使用辅料的性质及使用药用天然高分子材料第一部分淀粉及其衍生物一淀粉 starch （一）来源主要为玉米淀粉（二）化学结构葡萄糖聚合物，分为直链淀粉amylose 和支链淀粉 amylopectin 两类。
在各种淀粉中，直链淀粉约占20％～25％，支链淀粉约占75％～85％。
（三）性质玉米淀粉为白色晶状粉末，无臭。
不溶于水、乙醇、乙醚等。
吸湿性很强。
常温常压下，淀粉有一定的平衡水分，谷类淀粉为 10～12％，薯类淀粉为 17～18％，用做填充剂、稀释剂和崩解剂的淀粉宜用平衡水分小的玉米淀粉和小麦淀粉。
糊化 gelatinazation 淀粉形成均匀糊状溶液的现象。
糊化后的淀粉浆脱水干燥，可得易分散于凉水的无定形粉末，即可溶性淀粉。
玉米淀粉的糊化温度：62～72 度，马铃薯淀粉的糊化温度：56～66 度。
直链淀粉比例大时，难糊化。
老化 retrogradation 淀粉凝胶经长期放置，会变成不透1 / 3明甚至发生沉淀现象。
最适宜温度 2～4 度。
gt;60 度或lt;20 度，都不会发生老化。
含水量在 30～60％，最易老化。
直链淀粉遇碘液显蓝色或紫红色。
玉米淀粉的一些物理参数：2％的水混合物液 pH 值为 5.5～6.5，堆密度为 0.462g/ml，实密度为 0.658g/ml，比表面积为 0.60~0.75m2/g；粒经在2～32m，流动性不良，流动速度为 10.8~11.7g/s。
（四）应用片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂。
崩解剂 3～15％，粘合剂 5～25％。
淀粉浆（玉米淀粉），常用浓度 8％-15％，完全糊化的温度是 77 度。
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不溶于水、乙醇、乙醚，有一定的吸湿性－氢键
自由水和结合水－不能被微生物利用 结晶相和无定形相
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无定形相吸水膨胀－水化热 含水16%-21% 水化热为0 0－40℃吸水可逆膨胀，继续加热，微晶融化，溶胀，糊化 60－80℃直－支脱离（离心分离）
树枝状立体网 络结构 溶胀颗粒 脱水干燥粉碎 冷水溶解 胶体淀粉
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3.2 多糖类天然药用高分子
关于多糖 定义：多个单糖分子脱水、缩合苷键连接 均多糖：一种糖基聚合而成－淀粉、纤维素、甲壳素 中性多糖 杂多糖：两种或两种以上糖基聚合而成－果胶、海藻酸 酸性多糖 特点：分子量大、无定性粉末或结晶，苷键可水解，无 甜味，有旋光性，无变旋现象
加热140－150 ℃ －冷却
热水不溶
结 晶
凝胶
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淀粉糊化
定义：
直－支不分离，过量水，60－80℃，颗粒可逆吸水膨胀，至 某一温度时，整个颗粒突然大量膨化、破裂，晶体结构消 失，变成粘稠的糊，停止搅拌立即下沉
本质： 糊化温度
水分子进入淀粉粒中，结晶相和无定形相的淀粉分子之间的 氢键断裂，破坏了缔合状态，分散在水中成为亲水性胶体 直链淀粉比例大，糊化困难
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2 羟乙基淀粉
（1 ）用作冷冻时血红细胞的保护剂 防止红细胞冷冻和溶解过程溶血； 体内支链淀粉羟乙基化后，抵抗淀粉酶；
（2 ）与二甲基亚砜复配作为骨髓的良好冷冻保护剂
3 交联淀粉
（1）冷冻稳定性和冻融稳定性－交联化学键 （2）膜强度提高，膨胀度热水溶解度降低－交联度 （3）耐酸碱和剪切力－食品工业增稠剂
6 HOH2C
H H OH H 5 OHOHH OH
1 CHO
H 5 H 4 OH OH H
6 CH2OH H 2 OH CHO 1
H OH
6 CH 2OH .. 5 OH .. H H H OH 1 H OH
O
OH 3
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成环后，原来的羰基碳原子（C-1）变成了手性碳 原子，C-1上新形成的半缩醛羟基在空间的排布方 式有两种可能。
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2
淀粉改性
（1) 糊化－可溶α－淀粉 （2）预胶化－部分α化 预胶化淀粉：可压性淀粉 淀粉经化学或物理改性，在有水存在下，淀粉粒全部或 部分破坏.部分直链淀粉和支链淀粉从淀粉粒中游离出来 条件：强力压缩后解压或加热其水混悬液 预胶化淀粉系无定形粉末，通常含5％游离态直链淀粉， 15％游离态支链淀粉和80％非游离态淀粉，也可能含有 处理过程中添加的少量表面活性剂等。
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一 淀粉 1 结构 （1） 直链淀粉－10％－20％－胶淀粉 （2 ) 支链淀粉－80％－90％－糖淀粉 结构单元： D－吡喃型葡萄糖基
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直链淀粉
Ｄ－葡萄糖以 －１，４－苷键聚合而成的线性聚合物； 平均聚合度为800－3000；相对分子质量 约为128000－480000 空间结构：
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淀粉回生（老化、凝沉）－β淀粉 0－4℃ 定义： 淀粉糊或稀溶液在低温静臵一定时间，变成不 透明的凝胶或析出沉淀 本质： 温度降低，糊化淀粉分子运动速度减慢，直－ 支平行排列，互相靠拢－氢键－混合三维网状微 晶束，与水亲和力降低 低浓度－沉淀 高浓度－氢键作用，分子自动排序－致密三维 网状凝胶体
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（2）水解反应
酸催化水解（稀硝酸） ： 淀粉 糊精 低聚糖 麦芽糖 葡萄糖 酶催化水解（αβ葡萄糖淀粉酶、脱支酶）
种类
α－淀粉酶 β－淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 脱支酶
类型
内切型酶 外切型酶 外切型酶 内切型酶
作用部位
链内部α－1－4苷键 链端相隔α－1－4苷键 链端α－1－4，6苷键 支链α－1－6苷键
二 淀粉衍生物
羧甲基淀粉钠
羟乙基淀粉
交联淀粉
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1 羧甲基淀粉钠
是广泛应用的崩解剂，系淀粉的羧甲基醚，水性 羧甲基的存在，使淀粉分子内及分子间氢键减 弱．结晶性减小，轻微的交联结构降低了它的水溶
性，从而在水中易分散并具溶胀性．吸水后体积可
增加300倍。目前国内外均有商品出售。
CH2OH O HO
O
1
OH O
4
CH2OH
O
1
HO
-1,4-苷键
OH O
4
CH2OH
O
OH O
HO
直链 淀粉 的成 键特 征
O
1
CH2OH
支链 淀粉 的成 键特 征
-1,6苷键
HO HO CH2OH O HO OH O HO
O
1 4
OH O
6
CH2
O
OH O
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分子内氢键作用链卷曲－右手螺旋形，6个葡萄糖形成一个螺旋
直链淀粉在玉米、马铃薯等的淀粉中的含量约占２０－３０％。
能溶于热水而不成糊状，相对分子质量比支链淀 粉小。是在 直链上有少数支链；每隔15个单元分支
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葡萄糖单位
－１，４－苷键
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预胶化淀粉的制备工艺
1 在符合GMP要求的设备中，投入药用淀粉，加 水混匀，控制反应釜温度在35℃以下，破坏淀粉颗 粒结构，部分脱水至含水量10％－14％； 2 将42％淀粉的水混悬液加热至62－72℃，使淀 粉粒破坏，间或加入凝胶化促进剂以及表面活性剂， 以减少干燥时黏结，混悬液鼓形干燥器干燥，粉碎
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预胶化淀粉将与淀粉相比
预胶化淀粉弹性较小，与水亲和性好，容易在水中分散 压缩性能、干燥粘合性、流动性和润滑性良好 溶胀迅速
适合用作片剂和胶囊剂的填充剂和崩解剂
（3）水解－糊精 制法：干燥状态下将淀粉水解－与无机酸共热 兰糊精 红糊精 无色糊精
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水解产物
麦芽、葡萄糖及糊精 麦芽糖 β－葡萄糖 －
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（3）显色
原理： 淀粉和糊精分子都具有螺旋结构，每6个葡萄糖基组成的 螺旋内径与（I2.I -)直径大小匹配，当与碘试液作用时， （I2.I-)进入螺旋通道，形成有色包结物. 螺旋结构长，包结的（I2.I-)多，颜色加深 直链－兰色 支链－紫红 加热－螺旋圈伸展成线性－颜色褪去 冷却－螺旋结构恢复－颜色重现
植物、动物、藻类
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二
天然药用高分子材料的分类
1 化学组成：多糖类、蛋白质类、其它 2 原料来源：淀粉、纤维素、甲壳素及其衍生 物
3 加工制备：天然、生物发酵酶催化、衍生物
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三 天然药用高分子的特点
共性：无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、 生物相容性好、价格低廉－传统制剂 特殊：现代剂型和给药系统 缓控释制剂、纳米药物制剂、靶向给药 系 统和透皮治疗系统
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纤维素
（1）纤维素是杆物细胞壁的主要成分，构成杆物 组织的基础。 棉花含 90%以上，亚麻含80%，木材的细胞含 50%，其他竹子、芦苇、稻草、野草等 都 含 有 大量的纤维素。 （2）特性：固体纤维状物质，不溶于水，不溶 于有机溶剂，加热分解，不熔化。糖苷键对酸不 稳定，对碱比较稳定。
３、环糊精
用杆菌Bacillud macenand 发酵得环状淀粉，称环状糊 精。环状糊精是６－１２个Ｄ－葡萄糖单体用 －１， ４－苷键连结成的环，有六、七、八聚体。 可作为相转移催化剂及生产药物包合物。
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3 淀粉及聚集态结构变化的淀粉在药物 制剂中的应用
用途：片剂的稀释剂、崩解剂、黏合剂、助流剂 崩解剂 （1）淀粉－不溶或微溶片剂 缺点：可压缩性差，难以成型，需加适量糖粉或糊精混 合增加黏性和硬度 崩解机理: （1）淀粉直链分散于支链网孔中，支链遇水膨胀，直 链脱离，促进淀粉崩解 （2）非均相结构（晶区及无定形区）受力不平衡性 （3）毛细吸水作用
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水溶性药物－崩解作用差 原因： 可溶性药物遇水产生浓度差，片剂外面的水不易 通过溶液层面透入片剂内部致使内部淀粉无法吸水 膨胀－吸湿膨胀只是引起片剂崩解的因素之一 吸水辅料： 制备中药干浸膏成分中药制剂 解决稠膏干燥问题
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（2）预胶化淀粉 特点： ① 流动性好，并有黏合作用，增加片剂硬度，减少脆碎度 ② 可压性好，弹性复原率小，适用于全粉末压片； ③ 具自我润滑作用，减少片剂从膜圈顶出的力量； ④ 良好的崩解性质 用途： ① 预胶化淀粉具有溶胀、变形复原作用－黏合、可压、促 进崩解、和溶出；崩解作用不受崩解液pH影响； ② 改善药物溶出作用，有利于生物利用度的提高； ③ 改善成粒性能－适度黏着，流化床制粒，高速搅拌制粒 片剂黏合剂、崩解剂；片剂及胶囊剂稀释剂
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注意： 硬脂酸镁（<0.5%)润滑剂－软化效应 α－淀粉－全部预胶化－只做黏合剂 预胶化淀粉 Γ淀粉 淀粉加水高压改性 （3）糊精 片剂胶囊剂-稀释剂 片剂－黏合剂－释放性能差，干扰主药含量测定 口服液体制剂或混悬剂－增稠剂
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纤维素的结构