Pharmaceutics department China pharmaceutical university 吕慧侠 药用高分子材料 Pharmaceutics department China pharmaceutical university 吕慧侠

熟悉药用高分子材料结构特征和应用性能； 了解常用高分子材料的性质及其在药剂中的应用 Learning Objectives

吃、穿、主、用、行

高分子化合物 Macromolecules 定义：由许多结构简单的单体以共价键连接而成的分子量在10,000以上的一类链状或网状化合物。

来源 1、 天然(从动物、植物、海洋生物、矿物中提取得到的材料，如多糖类淀粉、纤维素、植物凝集素、多肋、蛋白类、透明质酸、明胶、无机硅酸盐材料) 2、半合成(半天然材料或称改性天然材料,以天然材料为基础，进行某种基团修饰，改变其溶解性、结晶度、粘附性、复合性等物理化学性能，如各种纤维素衍生物、改性天然胶类等) 3、人工合成(生物、无机高分子材料，如不同分子量的羟基磷酸钙及硅酸盐等)

Ⅰ、 structures 结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等 一级结构 近程结构 聚合物的结构 链结构 二级结构 远程结构 高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量） 晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。 聚集态结构 三级结构

Ⅰ、structures R R及n→空间结构(形态和构象) 高分子间作用 （加工条件不同而形成） 基本结构 化学结构： 空间结构： 聚集态结构： R R——结构单元 n n——聚合度 R及n→空间结构(形态和构象) 高分子间作用 （加工条件不同而形成）

聚集态结构：分子链间的排列和堆砌 聚合物的聚集态结构对聚合物材料性能的影响比高分子链结构更直接、更重要。 虽然高分子的链结构对高分子材料有显著影响，但由于聚合物是有许多高分子链聚集而成，有时即使相同链结构的同一种聚合物，在不同加工成型条件下，也会产生不同的聚集态，所得制品的性能也会截然不同。 聚合物的聚集态结构对聚合物材料性能的影响比高分子链结构更直接、更重要。 研究掌握聚合物的聚集态结构与性能的关系，对选择合适的加工成型条件、改进材料的性能，制备具有预期性能的聚合物材料具有重要意义。

Ⅱ、Character

1、分子量及其分子量分布 特点：分子量大，且具有多分散性 分子量与聚合物性质之间的关系 1）数均分子量：聚合物溶液冰点、沸点、渗透压等只取决于溶液中高分子数目－Mn 2）重均分子量：对光的散射性质、扩散性质等与数目相关的同时还与分子尺寸有关—Mw 3）粘均分子量：聚合物溶液粘度－M

分子量的大小及多分散性对聚合物件能有显著影响。一般而言，聚合物的力学性能随分子量的增大而提高。 一、如玻璃化温度、抗张强度、密度、比热等。刚外始时．随分子量增大而提高．最后达到一极限值； 二是某些性能如粘度、弯物强度等．随分子量增加而不断促高、但不存在极限值。 分子量的多分散性的大小主要取决于聚合过程，也受试样处理、存放条件等因素的影响

2、溶胀和溶解 1）溶解缓慢，一般先溶胀后溶解 2）聚合物的溶解度与分子量有关。一般分子量越大，溶解度越小；反之，溶解度越大。 3）非结晶态高分子比结晶态易溶解 4）交联高分子只溶胀不溶解

3、溶胶和凝胶 溶胶－高分子材料在水溶液中处于溶解时的状态 凝胶－高分子溶液在一定条件下，产生较为牢固的物理交联的状态

4、玻璃化温度、粘流温度 (glass transition temperature, Tg) (viscous flow temperature ,Tf) 玻璃态：由于温度低，链段的热运动不足以克服主链内旋转位垒，处于“冻结”状态，只有侧基、链节、链长、键角等的局部运动—质地脆而硬 高弹态：受力时产生很大形变，除去外力后又恢复原状的状态 力学三态 粘流态：随着温度进一步升高，链段运动加剧，最后不可逆变成粘性流体的力学状态

5、力学性质 材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化来表征。 材料在外力作用下发生形变的同时，在其内部还会产生对抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消除后，内力就会使材料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡时，内力与外力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义为应力。

Ⅲ、Application 1、Starches D-葡萄糖残基以α-1,4-苷键连接的多糖

直链淀粉易结晶，不溶于冷水，支链淀粉能均匀分散于水中。因而天然淀粉也不溶于冷水，但在60~80℃下于水中会发生“糊化作用”，而形成均匀的糊状溶液 改性 填充剂、粘合剂、崩解剂

2、Gelatin 新鲜牛皮和猪皮等经过精细加工提取的一种颗粒状多肽聚合物； 明胶不易溶于冷水,但能吸收冷水的重量却是自身的5-10倍,易溶于温水,冷却形成凝胶 R为氨基酸多肽大分子 微胶囊囊材、软胶囊囊材、凝胶、黏合剂、包衣等

3、Chitin & Chitosan                                                                                                                                      

壳聚糖的化学结构与纤维素非常相似，只是2位碳上得的羟基被氨基所代替； 广泛用于水处理、医药、食品、农业、生物工程、日用化工、纺织印染、造纸和烟草等领域； 医用：壳聚糖无毒，有很好的生物相容性、生物活性和可生物降解性，而且具有抗菌、消炎、止血、免疫等作用，可用作人造皮肤、自吸收手术缝合线、医用敷科、人工骨、组织工程支架材料、免疫促进剂、抗血栓剂、抗菌剂、制酸剂； 缓释材料、凝胶、囊材、胶束、脂质体、纳米粒等。

4、Celluloses

微晶纤维素 MCC 具有良好的流动性，又具有粘和性及良好的塑性变形能力，能提高片剂的硬度，又具有促进崩解的作用 用途：片剂的填充剂、粘合剂、崩解剂，使用量一般为5-60%，也可用于全粉末直接压片的干燥粘合剂，还可用作胶囊的稀释剂，使用量一般为10%-60%，还可用作液体制剂的吸收剂和助悬、增稠剂

羟丙甲基纤维素 HPMC 非离子型纤维素醚，白色或类白色纤维状或颗粒状粉末，无臭，在无水乙醇、乙醚、丙酮中几乎不溶，在冷水中溶胀成澄清或微浑浊的胶体溶液。 用途：凝胶型缓释骨架片基质、薄膜包衣成膜剂(2-10%)，也用作片剂制粒粘合剂(2-5%)，滴眼剂和人造泪液的增稠剂(0.45-1.0%)等

5、Acrylic Acids 聚丙烯酯树脂(Eudragit) ：甲基丙烯酸/甲基丙烯酸酯共聚物，分为胃溶、肠溶和水不溶型。 用途：片剂、丸剂、颗粒剂肠溶性的包衣材料和肠溶性胶囊壳的成膜剂、微囊成膜剂等，也可用于缓释制剂的阻滞剂 卡波谱carbomer：强吸湿性、酸性、黏性。增稠剂、助悬剂、凝胶基质、生物粘附材料、控缓释制剂的骨架材料等。

成膜材料、增稠、辅助乳化、制备微球、微囊的基质与囊材 6、Ethylene 聚乙烯醇 PVA：[ CH2-CH2 ]n OH 成膜材料、增稠、辅助乳化、制备微球、微囊的基质与囊材 聚维酮 PVP： 粘合剂、增稠剂、助溶剂、分散剂、络合剂、成膜材料、包衣材料、缓释骨架材料及固体分散物的载体

7、Polyethylene glycol (PEG) 分子量差异大，可有液态、半固体和固体状态三种，常用的有PEG200、 PEG400、 PEG6000等。 用途：注射剂溶剂、软膏/栓剂基质、固体分散体载体、包衣增塑剂/致孔剂/打光剂、黏合剂、润滑剂

8、polylactic acid; PLA H3C O H－[ O－C－C ]n－OH H 乳酸或丙交酯聚合物，可生物降解，分子量的大小与降解时间有关。 用途：医用手术缝合线、微囊/微球基质、植入剂基质