天然药用高分子材料及其衍生物

支链淀粉
结构特点：支链淀 粉用麦芽糖酶催化水解，生成 （＋）－麦芽糖，说明支链淀粉的结构与直链淀由 粉是类似的，是 －１，４－苷键聚合而成的。 支链淀粉是由大约２０ 个Ｄ－葡萄糖单体用 － １，４－苷键连结起来的许多短链组成的，短链连 结处是用 －１，６－苷键互相连结起来的。 平均分子量：1×170－5×10 8
• 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
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
引入 取代 基
植物、动物、藻类
• 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
• 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
Chapter 3 天然药用高分子材料及 其衍生物
3.1 概述
本
章 内
3.2 多糖类天然药用高分子
容
3.3 蛋白质类天然药用高分子
3.1 概述
• 一 天然药用高分子材料的定义 • 自然界存在的可供药物制剂作辅料的高分子化合物 • 衍生物：物理、化学、生物改性加工产物
结 分子 构 切断 破 重排 坏 氧化
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。
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
• 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
加热140－150 ℃ －冷却
热水不溶 凝胶
胶体淀粉 冷水溶解 结 晶
• 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
葡萄糖单位
－１，４－苷 键
CH2OH O
HO
O
1
OH 4 CH2OH O HO
-1,4-苷键
O
1
OH
4 CH2OH
O HO
O
OH O
直链 淀粉 的成 键特 征
支链 淀粉 的成 键特 征
CH2OH
HO HO
CH2OH O
O HO
1
OH
O
1
OHΒιβλιοθήκη Baidu
O
6
4 CH2
O HO
-1,4-苷键
-1,6苷 键
O
OH O
• 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
（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）
• 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
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： 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
种类
类型
作用部位
水解产物
α－淀粉酶 内切型酶 链内部α－1－4苷键 麦芽、葡萄糖及糊精
β－淀粉酶 外切型酶 链端相隔α－1－4苷键 麦芽糖
葡萄糖淀粉酶 外切型酶 链端α－1－4，6苷键 β－葡萄糖
脱支酶
内切型酶 支链α－1－6苷键
－
（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
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： 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 糊化温度
• 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置一定时间，变成不透 明的凝胶或析出沉淀
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。
• 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
• 淀粉粒超大分子结构模型
• 环层结构 • 局部结晶网状结构 • 骨架：支链分子 • 包含分布：直链分子 • 结晶区：25％－50％ • 无定形区：其余
• 2 性质
• ⑴ 一般物理性质 • 白色结晶粉末，球状或多角形 • 分散于水，pH＝5.5-6.5 接触角＝80.5-85 • 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
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
• 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