第三篇 天然药用高分子材料及其衍生物

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
Your company slogan
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。
Your company slogan
（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
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
Your company slogan
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
OH H
α-D-吡喃型葡萄糖
β-D-吡喃型葡萄糖
Your company slogan
1.环状结构糖的变旋现象
CH2OH O HO
O
1
OH O
4
CH2OH
O
OH
1 4
HO
-1,4-苷键
CH2OH
O HO
O
OH O
直链 淀粉 的成 键特 征
O
1
CH2OH
支链 淀粉 的成 键特 征
HO HO CH2OH O HO
-1,6苷键
O
1
OH O
6 4
OH O
CH2
O
OH O
Your company slogan
HO
Your company slogan
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
Your company slogan
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
Your company slogan
（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
Chapter 3 天然药用高分子材料及其衍生物
3.1 概述
本 章 内 容
3.2 多糖类天然药用高分子
3.3 蛋白质类天然药用高分子
Your company slogan
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 构 破 坏 分子 切断 重排 氧化 引入 取代 基
Your company slogan
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。
O 1 H HO H H 5 H OH H OH OH CH2OH
~0.02%
D-Gulose
Your company slogan
成环时，葡萄糖的羰基与C-5上的羟基经加成反应 形成稳定的六元环。
H HO H H 1 CHO 2 OH 3 H 4 OH 5 OH 6 CH2OH
H H OHH 1 6 5 HOH2C CHO OHOHH OH
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
Your company slogan
葡萄糖单位
－１，４－苷键
Your company slogan
Your company slogan
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
Your company slogan
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。
Your company slogan
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
Your company slogan
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。
Your company slogan
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 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
纤维素的成键特征
Your company slogan
从葡萄糖的开链 结构可见，它既 具有醛基，也有 醇羟基，因此在 分子内部可以形 成环状的半缩醛
~37%
H 1 H HO H H
5
半缩醛羟基 （苷羟基）
OH OH OH O H OH CH2OH HO HO H HO H H
5 1
~63%
H OH O H OH CH2OH
水解产物
麦芽、葡萄糖及糊精 麦芽糖 β－葡萄糖 －
Your company slogan
（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
加热140－150 ℃ －冷却
热水不溶
结 晶
凝胶
Your company slogan
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
7 8
Your company slogan
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
Your company slogan
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
植物、动物、藻类
Your company slogan
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
Your company slogan
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
Your company slogan
纤维素的结构

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
CH2OH O HO
O
O OH
1
HO
4
OH
1
4
CH2OH
CH2OH
O
O HO
O
O OH
-1,4-苷键
Your company slogan
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
Your company slogan
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
-1,4-苷键
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：1×10－5×10
二 淀粉衍生物
羧甲基淀粉钠
羟乙基淀粉
交联淀粉
Youwk.baidu.com company slogan
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。
Your company slogan
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
Your company slogan
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：
Your company slogan
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
Your company slogan
半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基（C-5上的羟基） 在碳链同侧的叫做α型，在异侧的称为β型。
α型和β型是非对映异构体。它们的不同点是C-1 上的构型，因此又称为异头物（端基异构体）。
Your company slogan
H OH
CH2OH O H H OH H OH
H OH
H OH
CH2OH O H H OH H OH