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第七章医用高分子本讲稿第一页，共二十九页三、预胶化淀粉(一一)制法：将玉米淀粉加水后利用加热法制法：将玉米淀粉加水后利用加热法(或机械法或机械法)使使淀粉的分子长链全部淀粉的分子长链全部(或部分或部分)断裂成为短链，最终成为断裂成为短链，最终成为一种胶态物质。然后将预胶化淀粉烘干、磨细、过筛使之一种胶态物质。然后将预胶化淀粉烘干、磨细、过筛使之成为微粉。成为微粉。本讲稿第二页，共二十九页(二二)性质：白色无定形粉末，易吸潮，能在温水中溶解，性质：白色无定形粉末，易吸潮，能在温水中溶解，不溶于乙醇、乙醚等，碱中稳定，酸中较差不溶于乙醇、乙醚等，碱中稳定，酸中较差。特征：特征：（1）流动性好（无论干湿），并有粘合作用，可）流动性好（无论干湿），并有粘合作用，可增加片剂硬度，减少脆碎度；（增加片剂硬度，减少脆碎度；（2）可压性好，弹性复原）可压性好，弹性复原率小，适用于全粉末压片；（率小，适用于全粉末压片；（3）具自我润滑作用，减少）具自我润滑作用，减少片剂从模圈顶出的力量；（片剂从模圈顶出的力量；（4）良好的崩解性质。）良好的崩解性质。本讲稿第三页，共二十九页(三三)应用：应用：预胶化淀粉：它是淀粉经水解的产物预胶化淀粉：它是淀粉经水解的产物,保持了淀粉的形状保持了淀粉的形状,改善改善了其可压性、流动性了其可压性、流动性,不改变其崩解性不改变其崩解性,制成的片剂硬度、崩解性都较制成的片剂硬度、崩解性都较好好,释药速度快释药速度快,有利于提高生物利用度。有利于提高生物利用度。它既可直接加入作为粘合剂，也可作为湿法造粒的粘合剂；流动它既可直接加入作为粘合剂，也可作为湿法造粒的粘合剂；流动性好，更适合药物的造粒工艺。可缩短药片在胃液中的崩解时间，性好，更适合药物的造粒工艺。可缩短药片在胃液中的崩解时间，从而更利于药效的发挥，提高药片的生物利用度。从而更利于药效的发挥，提高药片的生物利用度。此外，它可作为此外，它可作为“脉冲给药片脉冲给药片”的重要赋形材料，或作的重要赋形材料，或作为两种不同药物之间的天然为两种不同药物之间的天然“阻隔层阻隔层”材料。材料。本讲稿第四页，共二十九页四羧甲基淀粉钠（一）制法（一）制法本讲稿第五页，共二十九页（二）性质（二）性质能分散于水，形成凝胶，在醇中溶解度约为能分散于水，形成凝胶，在醇中溶解度约为2%，不溶于其它有机溶剂。对碱及弱酸稳定，不溶于其它有机溶剂。对碱及弱酸稳定，对较强的酸不稳定，不易腐败变质。具有良好的对较强的酸不稳定，不易腐败变质。具有良好的吸水性和吸水膨胀性，吸水膨大吸水性和吸水膨胀性，吸水膨大200300倍而颗倍而颗粒本身不破坏，具有良好的可压性、流动性，无粒本身不破坏，具有良好的可压性、流动性，无引湿性，增加硬度不影响其崩解性，尤其适用于引湿性，增加硬度不影响其崩解性，尤其适用于制备不溶性药物片剂，促进药物的溶出。制备不溶性药物片剂，促进药物的溶出。本讲稿第六页，共二十九页（三（三)应用应用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，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加300倍。目前国内外均有商品出售。倍。目前国内外均有商品出售。本讲稿第七页，共二十九页存在存在:纤维素存在于一切纤维素存在于一切植物植物中。中。是构成植物细胞壁的基础物质。是构成植物细胞壁的基础物质。第二节 纤维素本讲稿第八页，共二十九页结构：结构：本讲稿第九页，共二十九页 结构单元是结构单元是D-吡喃葡萄糖基，相互间以吡喃葡萄糖基，相互间以-1,4-苷键连接，分子式为苷键连接，分子式为(C6H10O5)n，聚合度几百至一万。聚合度几百至一万。本讲稿第十页，共二十九页线性、长链、半刚性高分子；聚合度高，结晶度线性、长链、半刚性高分子；聚合度高，结晶度高；形成氢键高；形成氢键 纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子的连纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子的连接方式不同。接方式不同。本讲稿第十一页，共二十九页性质：性质：(1)化化学学反反应应性性：醇醇羟羟基基可可以以发发生生氧氧化化、醚醚化化、酯酯化化反反应应、接接枝枝共共聚聚等等。酯酯化化反反应应时时，伯伯醇醇羟羟基基的的反反应速度最快。应速度最快。(2)氢键的作用：在纤维素分子内或分子间可形成氢键的作用：在纤维素分子内或分子间可形成 缔缔合氢键，也可以与其他分子形成氢键。一般，结晶区合氢键，也可以与其他分子形成氢键。一般，结晶区内羟基都已形成氢键，而在无定形区，则有少量游离内羟基都已形成氢键，而在无定形区，则有少量游离羟基。羟基。本讲稿第十二页，共二十九页(3)吸湿与解吸：游离羟基易与极性水分子形成氢吸湿与解吸：游离羟基易与极性水分子形成氢键缔合，产生吸湿作用。键缔合，产生吸湿作用。(4)溶胀性：纤维素在浓碱液溶胀性：纤维素在浓碱液(12.5%19%)中能形成碱中能形成碱纤维素，具有稳定的结晶格子；温度降低，溶胀作用纤维素，具有稳定的结晶格子；温度降低，溶胀作用增加。增加。本讲稿第十三页，共二十九页(5)降解降解热降解：受热时或发生水解或氧化降解。热降解：受热时或发生水解或氧化降解。20150，只进行纤维素的解吸；，只进行纤维素的解吸；150140，产生葡萄糖基脱水；，产生葡萄糖基脱水；240400，断裂纤维素分子中的苷键和，断裂纤维素分子中的苷键和C-C键；键；400时，芳构化和石墨化。时，芳构化和石墨化。机械降解：聚合度下降，同时结晶度下降。机械降解：聚合度下降，同时结晶度下降。(6)水解性：酸性条件下易水解，碱性条件下一般较稳定。水解性：酸性条件下易水解，碱性条件下一般较稳定。本讲稿第十四页，共二十九页一、粉状纤维素(Powdered Cellulose)(一一)来源与制法来源与制法纤维浆纤维浆17.5%NaOH20。C不溶部分不溶部分干燥、粉碎干燥、粉碎粉状纤维素粉状纤维素包括纤维素与半纤维素，聚合度约包括纤维素与半纤维素，聚合度约500。本讲稿第十五页，共二十九页(二二)性质性质 白色、无臭、无味粉末，具有纤维素的通性，白色、无臭、无味粉末，具有纤维素的通性，不溶于水、稀酸及大多数有机溶剂，微溶于不溶于水、稀酸及大多数有机溶剂，微溶于NaOH溶液。平衡吸湿量大都在溶液。平衡吸湿量大都在10%10%以下，流动性较差，以下，流动性较差，具有一定可压性。具有一定可压性。(三三)应用应用 粘合剂粘合剂(520%)、崩解剂、崩解剂(515%)、助流剂、助流剂(12%)和填充剂。和填充剂。不得用作注射剂或吸入剂辅不得用作注射剂或吸入剂辅料。料。本讲稿第十六页，共二十九页二、微晶纤维素(Microcrystalline Cellulose)(一一)结构与制法结构与制法-纤维素纤维素2.5mol/L HCl105。C,15 min溶去无定形部分溶去无定形部分水洗、氨洗水洗、氨洗微晶纤维素微晶纤维素胶态微晶纤维素：纤维素胶态微晶纤维素：纤维素+亲水性分散剂亲水性分散剂本讲稿第十七页，共二十九页本讲稿第十八页，共二十九页(二二)性质性质 白色、无臭、无味，多孔、易流动粉末，不溶白色、无臭、无味，多孔、易流动粉末，不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂。聚合度于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂。聚合度约约220220，结晶度高。，结晶度高。可压性：具有高度变形性，极具可压性。可压性：具有高度变形性，极具可压性。吸附性：为多孔性微细粉末，可以吸附其他物质如水、吸附性：为多孔性微细粉末，可以吸附其他物质如水、油和药物等。油和药物等。本讲稿第十九页，共二十九页分散性：微晶纤维素在水中经匀质器作用，易于分散分散性：微晶纤维素在水中经匀质器作用，易于分散生成生成 妈油般的凝胶体。胶态微晶纤维素因含有亲水性妈油般的凝胶体。胶态微晶纤维素因含有亲水性分散剂，在水中能形成稳定的悬浮液，呈魄、不透明分散剂，在水中能形成稳定的悬浮液，呈魄、不透明的的“妈油妈油”或凝胶状。或凝胶状。反应性能：在稀碱液中少部分溶解，大部分膨化，反应性能：在稀碱液中少部分溶解，大部分膨化，表现出较高的反应性能。表现出较高的反应性能。本讲稿第二十页，共二十九页(三三)应用应用 常见的牌号有常见的牌号有Avicel(美国美国)、KC-W和和RC-N(日本日本)、Solka-Flok(意大利意大利)等。等。同一牌号又分为不同的型号，如同一牌号又分为不同的型号，如Avicel有有PH型、型、TQ型和型和RC型之分。型之分。PH型型Avicel又根据其粒度大小分为又根据其粒度大小分为PH-101、PH-102和和PH-103等。等。本讲稿第二十一页，共二十九页赋形剂：能牢固地吸附药物及其他物料，并起球化作赋形剂：能牢固地吸附药物及其他物料，并起球化作用，不无需造粒，可直接压片。用，不无需造粒，可直接压片。崩解剂：既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩解。崩解剂：既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩解。稳定剂：在水中能形成稳定分散体。稳定剂：在水中能形成稳定分散体。药物制剂的缓释材料：药物可进入微晶纤维素的药物制剂的缓释材料：药物可进入微晶纤维素的多孔结构，与微晶纤维素分子羟基形成分子间氢多孔结构，与微晶纤维素分子羟基形成分子间氢或被微晶纤维素分子氢键所包含，干燥成型后药或被微晶纤维素分子氢键所包含，干燥成型后药物分子被固定。物分子被固定。本讲稿第二十二页，共二十九页第一种合成高分子的诞生v1864年的一天，瑞士巴塞尔大学的化学教授舍恩拜因在自家的厨房里做实验，一不小心把正在蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶打破在地板上。因为找不到抹布，他顺手用他妻子的布围裙把地擦干，然后把洗过的布围裙挂在火炉旁烘干。就在围裙快要烘干时，突然出现一道闪光，整个围裙消失了。为了揭开布围裙自燃的秘密，舍恩拜因找来了一些棉花把它们浸泡在硝酸和硫酸的混合液中，然后用水洗净，很小心地烘干，最后得到一种淡黄色的棉花。现在人们知道，这就是硝酸纤维素，它很易燃烧，甚至爆炸。被称为火棉，可用于制造炸药。这是人类制备的第一种高分子合成物。虽然远在这之前，中国人就知道利用纤维素造纸，但是改变纤维素的成分，使它称为一种新的高分子的化合物，这还是第一次。本讲稿第二十三页，共二十九页第一种塑料的诞生v英国冶金学家、化学家帕克斯发现硝酸纤维素能溶解在乙醚和酒精中，这种溶液在空气中蒸发了溶剂可得到一种角质状的物质。美国印刷工人海厄特发现在这种物质中加入樟脑会提高韧性，而且具有加热时软化，冷却时变硬的可塑性，很易加工。这种用樟脑增塑的硝酸纤维素就是历史上第一种塑料，称为赛璐珞(Celluloid)。它广泛被用于制作乒乓球、照相胶卷、梳子、眼睛架、衬衫衣领和指甲油等。本讲稿第二十四页，共二十九页人造丝的诞生v1884年夏尔多内产生了将硝酸纤维素溶液纺成一种新纤维的想法，他制造了第一种具有光泽的人造丝。当1889年这种新的纤维在巴黎首次向公众展示时曾引起了轰动。这种人造丝有丝的光泽和手感，也能洗涤。可惜这种人造丝极易着火燃烧。后来硝酸纤维素人造丝被更为防火的两个品种所取代，一种是醋酸纤维素，另一种是再生纤维素。今天这两种人造丝的产量已是生丝的65倍。本讲稿第二十五页，共二十九页第三节 纤维素衍生物概述一药用纤维素衍生物的化学类别一药用纤维素衍生物的化学类别 酯类、醚类、醚酯类酯类、醚类、醚酯类 二化学结构类型与应用性质二化学结构类型与应用性质 1 1、取代基团的性质、取代基团的性质 2 2、被取代羟基的比例、被取代羟基的比例 取代度取代度(DS)：每个葡萄糖单无中被取代羟基数的平每个葡萄糖单无中被取代羟基数的平均值均值 本讲稿第二十六页，共二十九页摩尔取代度摩尔取代度(MS)：平均每个葡萄糖单元与环氧烃平均每个葡萄糖单元与环氧烃反应的摩尔数反应的摩尔数 3 3、重复单元中及聚合物链中取代基的均匀度、重复单元中及聚合物链中取代基的均匀度4 4、链平均长度及衍生物的分子量分布、链平均长度及衍生物的分子量分布六配伍相容性六配伍相容性 衡量指标：衡量指标：Tg相容：相容：Tg 1Tg混混 Tg2部分相容：同时有部分相容：同时有Tg混混、Tg1(或或Tg2)Ks，Ts；Ks，Ts 本讲稿第二十七页，共二十九页七生物粘附性七生物粘附性机理：静电、润湿、互穿、断裂机理：静电、润湿、互穿、断裂主要影响因素：极性、分子量主要影响因素：极性、分子量 八热致凝胶化和昙点八热致凝胶化和昙点 1 1、热致凝胶化：水溶性非离子型纤维素衍生物，、热致凝胶化：水溶性非离子型纤维素衍生物，在低温时溶于水，升温后形成凝胶的现象。在低温时溶于水，升温后形成凝胶的现象。2 2、初期沉淀温度：透光率、初期沉淀温度：透光率97.5%本讲稿第二十八页，共二十九页3 3、昙点：透光率、昙点：透光率50%4 4、凝胶的、凝胶的“熔点熔点”：凝胶粘度开始迅速下降的温度：凝胶粘度开始迅速下降的温度 应用：涂膜剂、缓释制剂应用：涂膜剂、缓释制剂 九液晶的形成九液晶的形成 本讲稿第二十九页，共二十九页