生物材料学药物载体材料(课堂PPT)
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药物释放体系发展概况：
20世纪50年代前，传统型药物制剂 50年代起，缓释型药物制剂（DSRP） 70年代起，控释型药物制剂（CRP） 80年代起，靶向型药物制剂（TDDS）
及智能型药物制剂（IDDS或SDDS）
4
7.2 药物释放载体
表 72-1 药物释放体系分类
分类
目的
举例
缓释
微包囊化
按释药时间
Delivery, 2001, 8(2), 77-86
2. Risbud M V, Bhonde R R, “Polyacrylamide-Chitosan Hydrogels: in Vitro Biocompatibility and Sustained Antibiotic Release Studies”, Drug Delivery, 2000, 7(2), 69-75
第七章 药物释放载体材料
7.1 简介
–控制释放：药物以恒定速度、在一定时间内从材 料中释放的过程。 – 优点：药物在血液中保持对疾病治疗所需的最 低浓度，保持血药浓度恒定，避免了偏高时药物 中毒、偏低时治疗无效的问题。
1
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2
理想药物释放体系具备以下功能：
– 药物控制释放功能，使血药浓度维持在所需范围内 – 药物靶向释放功能，使药物只输送到治疗目标部位 – 用药量少 – 毒副作用小 – 服用方便，易于被患者接受 – 在通常环境下具有一定化学和物理稳定性
合成高分子材料 优点：力学性能更好、更全面，药物释放速度可通 过调节高分子载体材料的降解速度来控制，易于对 载体进行修饰 缺点：需要选择生物相容性好且毒副作用小的载体， 这类载体材料的选择范围较窄
合成高分子材料正逐渐取代天然高分子材料
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7.4 天然生物降解材料
1）I型胶原
来源：哺乳动物体内结缔组织，构成人体约 30%的蛋白质，共14种，I型最丰富且性能优 良。 结构：三股螺旋多肽，每一个链有1050个氨 基酸，一级结构富有脯氨酸和羟脯氨酸，第三 个总是甘氨酸，结构有序.
有机材料
天然 无机材料
高分子材料
药物释放载体
有机材料
无机材料
合成 高分子材料
复合材料
生物降解性和非生物降解性材料
目前药物载体大多是生物降解性高分子或高分子复合材6料
7.3 高分子药物载体
必须具备以下条件： 具有生物相容性和生物降解性 降解产物必须无毒和不发生炎症反应 高分子的降解必须发生在一个合理的期间 具有可加工性、可消毒性、良好的力学性 能
11
12
性能：
规整的螺旋结构--免疫原性较温和; 体外可形成较大的有序结构--强度良好的纤维; 物理或化学交联--提高强度且延长了降解时间； 可提供细胞生长、分化、增殖、代谢的一个结合 位点
13
用途：
胶原分子可以作为组织修复的支架材料; 可作为药物控释载体
References (from google.com):
（天然）
（合成）
（合成）
（合成）
明胶
藻酸盐
聚乙烯醇
聚甲基丙烯酸酯
淀粉
聚酸酐
聚醋酸乙烯酯
聚氨基甲酸酯
白蛋白
聚酰胺
聚苯乙烯
聚酯
胶原
聚腈基丙烯酸烷基酯 聚硅氧烷橡胶
聚乙烯
甲壳素或壳聚糖
脂肪族聚酯
聚丙烯酸酯
聚四氟乙烯
纤维素
聚酰胺
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天然及合成高分子材料对比
天然高分子材料 优点：生物相容性好，无毒副作用 缺点：力学性能较差，药物释放速度不可调控
1) Bryan Jeun;Hyukjin Lee;Saurabh Aggarwal;Hailin Wang; Qiang Li;Sukyeon Hwang. “Application of Collagen in Drug Delivery” 2) “Recombinant collagen and gelatin for drug delivery” Journal Metadata Search: Elsevier - Advanced Drug Delivery Reviews
性能：
⑴ 无免疫原性--很好的植入材料 ⑵ 可进行化学修饰--强度不同的纤维材料 ⑶ 可进行交联--凝胶材料 ⑷ 利用带电性能可以调控物理和化学性质
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用途：
⒈ 药物释放包埋材料
⒉ 膜屏蔽材料
⒊ 接触镜
⒋ 细胞培养抗凝剂及血液抗凝剂
作为药物释放材料的文献报道：
1. Chandy T, Rao G H, Wilson R F, Das G S, “Development of Poly(lactic acid)/Chitosan Co-matrix Microspheres: Controlled Release of Taxol-Heparin for Preventing Restenosis”, Drug
14
举例：
① 成纤维细胞在胶原上生长时，代谢和形 态与其在体内生长极为相似.
② Yannas等人首先用胶原--硫酸软骨素多 孔交联的支架成功制得人工皮肤，能治 疗严重烧伤的病人。
③ 作为眼药水的胶原保护层，可防止药物 角膜前流失
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2) 氨基葡聚糖
来源：
植物中
结构：
由双糖重复单位聚合成高分子直链的杂 多糖，一般包括一个醛酸部分（己糖醛酸） 和一个胺基糖部分（N-乙酰氨基己糖), 主要成分为透明质酸。
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天然高分子：明胶、胶原、环糊精、纤维素、 壳聚糖等
高分子载体
改性天然高分子：例如：甲醛交联明胶进行化 学和酶改性
合成高分子：聚硅氧烷橡胶、聚酯、聚酸酐、 聚氨酯、聚苯乙烯等
生物降解性高分子：聚酯、聚酸酐、聚酰胺等
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表 72-2 常用的药物载体高分子材料
生物降解性高分子 生物降解性高分子 非生物降解性高分子 非生物降解性高分子
16
性能：
易于进行化学修饰，无免疫原性， 不产生炎症或免疫排斥反应，但强度和 稳定性较差。
用途：
① 组织修复材料（尚有争论） ② 医疗装置（较硬的骨架）
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3）壳聚糖(chitosan)
来源：节足动物的甲壳和细菌细胞壁中，产量 丰富，价格低廉 结构：以ß-1，4键合的多糖，氨基带有正电荷
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延长半衰期
与载体分子相结合1
特定时间释放
外部刺激2
在局部滞留释放 局部投入
按释药部位
到指定目标释放 免疫共轭、免疫活化
在特定部位释放 外部刺激
按综合性能
用药简便化
经皮吸收制剂
注：1 例如同聚乙二醇链相结合；
2 温度、PH、磁场、超声波、电场、激光等
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药物释放载体ຫໍສະໝຸດ Baidu
药物释放体系重要组成部分 影响药效的主要因素
药物释放体系发展概况：
20世纪50年代前，传统型药物制剂 50年代起，缓释型药物制剂（DSRP） 70年代起，控释型药物制剂（CRP） 80年代起，靶向型药物制剂（TDDS）
及智能型药物制剂（IDDS或SDDS）
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7.2 药物释放载体
表 72-1 药物释放体系分类
分类
目的
举例
缓释
微包囊化
按释药时间
Delivery, 2001, 8(2), 77-86
2. Risbud M V, Bhonde R R, “Polyacrylamide-Chitosan Hydrogels: in Vitro Biocompatibility and Sustained Antibiotic Release Studies”, Drug Delivery, 2000, 7(2), 69-75
第七章 药物释放载体材料
7.1 简介
–控制释放：药物以恒定速度、在一定时间内从材 料中释放的过程。 – 优点：药物在血液中保持对疾病治疗所需的最 低浓度，保持血药浓度恒定，避免了偏高时药物 中毒、偏低时治疗无效的问题。
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理想药物释放体系具备以下功能：
– 药物控制释放功能，使血药浓度维持在所需范围内 – 药物靶向释放功能，使药物只输送到治疗目标部位 – 用药量少 – 毒副作用小 – 服用方便，易于被患者接受 – 在通常环境下具有一定化学和物理稳定性
合成高分子材料 优点：力学性能更好、更全面，药物释放速度可通 过调节高分子载体材料的降解速度来控制，易于对 载体进行修饰 缺点：需要选择生物相容性好且毒副作用小的载体， 这类载体材料的选择范围较窄
合成高分子材料正逐渐取代天然高分子材料
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7.4 天然生物降解材料
1）I型胶原
来源：哺乳动物体内结缔组织，构成人体约 30%的蛋白质，共14种，I型最丰富且性能优 良。 结构：三股螺旋多肽，每一个链有1050个氨 基酸，一级结构富有脯氨酸和羟脯氨酸，第三 个总是甘氨酸，结构有序.
有机材料
天然 无机材料
高分子材料
药物释放载体
有机材料
无机材料
合成 高分子材料
复合材料
生物降解性和非生物降解性材料
目前药物载体大多是生物降解性高分子或高分子复合材6料
7.3 高分子药物载体
必须具备以下条件： 具有生物相容性和生物降解性 降解产物必须无毒和不发生炎症反应 高分子的降解必须发生在一个合理的期间 具有可加工性、可消毒性、良好的力学性 能
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性能：
规整的螺旋结构--免疫原性较温和; 体外可形成较大的有序结构--强度良好的纤维; 物理或化学交联--提高强度且延长了降解时间； 可提供细胞生长、分化、增殖、代谢的一个结合 位点
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用途：
胶原分子可以作为组织修复的支架材料; 可作为药物控释载体
References (from google.com):
（天然）
（合成）
（合成）
（合成）
明胶
藻酸盐
聚乙烯醇
聚甲基丙烯酸酯
淀粉
聚酸酐
聚醋酸乙烯酯
聚氨基甲酸酯
白蛋白
聚酰胺
聚苯乙烯
聚酯
胶原
聚腈基丙烯酸烷基酯 聚硅氧烷橡胶
聚乙烯
甲壳素或壳聚糖
脂肪族聚酯
聚丙烯酸酯
聚四氟乙烯
纤维素
聚酰胺
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天然及合成高分子材料对比
天然高分子材料 优点：生物相容性好，无毒副作用 缺点：力学性能较差，药物释放速度不可调控
1) Bryan Jeun;Hyukjin Lee;Saurabh Aggarwal;Hailin Wang; Qiang Li;Sukyeon Hwang. “Application of Collagen in Drug Delivery” 2) “Recombinant collagen and gelatin for drug delivery” Journal Metadata Search: Elsevier - Advanced Drug Delivery Reviews
性能：
⑴ 无免疫原性--很好的植入材料 ⑵ 可进行化学修饰--强度不同的纤维材料 ⑶ 可进行交联--凝胶材料 ⑷ 利用带电性能可以调控物理和化学性质
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用途：
⒈ 药物释放包埋材料
⒉ 膜屏蔽材料
⒊ 接触镜
⒋ 细胞培养抗凝剂及血液抗凝剂
作为药物释放材料的文献报道：
1. Chandy T, Rao G H, Wilson R F, Das G S, “Development of Poly(lactic acid)/Chitosan Co-matrix Microspheres: Controlled Release of Taxol-Heparin for Preventing Restenosis”, Drug
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举例：
① 成纤维细胞在胶原上生长时，代谢和形 态与其在体内生长极为相似.
② Yannas等人首先用胶原--硫酸软骨素多 孔交联的支架成功制得人工皮肤，能治 疗严重烧伤的病人。
③ 作为眼药水的胶原保护层，可防止药物 角膜前流失
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2) 氨基葡聚糖
来源：
植物中
结构：
由双糖重复单位聚合成高分子直链的杂 多糖，一般包括一个醛酸部分（己糖醛酸） 和一个胺基糖部分（N-乙酰氨基己糖), 主要成分为透明质酸。
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天然高分子：明胶、胶原、环糊精、纤维素、 壳聚糖等
高分子载体
改性天然高分子：例如：甲醛交联明胶进行化 学和酶改性
合成高分子：聚硅氧烷橡胶、聚酯、聚酸酐、 聚氨酯、聚苯乙烯等
生物降解性高分子：聚酯、聚酸酐、聚酰胺等
8
表 72-2 常用的药物载体高分子材料
生物降解性高分子 生物降解性高分子 非生物降解性高分子 非生物降解性高分子
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性能：
易于进行化学修饰，无免疫原性， 不产生炎症或免疫排斥反应，但强度和 稳定性较差。
用途：
① 组织修复材料（尚有争论） ② 医疗装置（较硬的骨架）
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3）壳聚糖(chitosan)
来源：节足动物的甲壳和细菌细胞壁中，产量 丰富，价格低廉 结构：以ß-1，4键合的多糖，氨基带有正电荷
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延长半衰期
与载体分子相结合1
特定时间释放
外部刺激2
在局部滞留释放 局部投入
按释药部位
到指定目标释放 免疫共轭、免疫活化
在特定部位释放 外部刺激
按综合性能
用药简便化
经皮吸收制剂
注：1 例如同聚乙二醇链相结合；
2 温度、PH、磁场、超声波、电场、激光等
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药物释放载体ຫໍສະໝຸດ Baidu
药物释放体系重要组成部分 影响药效的主要因素