生物医用高分子材料第六章.ppt
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1、生物医用高分子材料第六章现在学习的是第1页,共130页内容内容第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 高分子和生物体系的相互作用高分子和生物体系的相互作用第三章第三章 生物相容性和安全性评价生物相容性和安全性评价第四章第四章 人工器官用材料人工器官用材料第五章第五章 医疗诊断用高分子材料医疗诊断用高分子材料第六章第六章 药物缓释控释药物缓释控释第七章第七章 材料的安全性评价材料的安全性评价第八章第八章 介绍医用高分子材料的构造、形态、机能介绍医用高分子材料的构造、形态、机能 和医用材料的设计和医用材料的设计 现在学习的是第2页,共130页第六章第六章药物缓释控释高分子材料药物缓释控释高分子材料现在
2、学习的是第3页,共130页药药剂剂学学(pharmaceutics)是是研研究究药药物物制制剂剂的的处处方方设设计计、基基本本理理论论、制制备备工工艺艺和和合合理理应应用用的的综综合合性性学学科科。药药物物必必须须制制备备成成适适合合于于患患者者应应用用的的给给药药形形式式,即即是是以以制制剂剂的形式应用于疾病的预防、治疗或者诊断。的形式应用于疾病的预防、治疗或者诊断。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言现在学习的是第4页,共130页第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言v常规的口服或者注射剂型,通常要一天给药数次,不仅使用不方便,而且血药浓度的起伏还很大,存在着明显的“
3、峰谷”现象。现在学习的是第5页,共130页第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言现在学习的是第6页,共130页第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言v与以往的常规剂型如片剂、胶囊、注射剂比较,缓释、控释制剂的主要优点是:v(1)能够减少给药次数,改善患者的顺应性。尤其针对的是对半衰期短的或者需要频繁给药的药物,减少服药次数可以极大地提高病人服药的顺应性。这个优点尤其适合于中老年患者或者需要长期给药的慢性疾病患者,例如心血管疾病、糖尿病、心绞痛和高血压等。v(2)使血药浓度平稳,避免峰谷现象,有利于降低药物的毒副作用,增加药物治疗的稳定性和安全性。v(3)可以减少用药的总量,
4、用较少的剂量达到最大的药效。现在学习的是第7页,共130页药用高分子材料药用高分子材料(polymersinpharmaceuticals)是是适适应应药药物物制制剂剂发发展展需需要要而而设设置置的的一一门门课课程程,它它属属于于生生物物高高分分子子材材料料的的一一个个范范畴畴第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言现在学习的是第8页,共130页1930年高分子概念;年高分子概念;30年代,年代,聚维酮聚维酮合成成功;(合成成功;(PVP)PVP在药品中作为血浆代用品应用在药品中作为血浆代用品应用PVP在药剂工业方面的应用。在药剂工业方面的应用。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1
5、前言前言现在学习的是第9页,共130页作用:作用:在药物制剂中作为辅料改善药物的稳定性;在药物制剂中作为辅料改善药物的稳定性;较好的成型性,较好的成型性,提提高高对对药药物物的的渗渗透透性性、成成膜膜性性、粘粘着着性性、润润湿湿性性、溶溶解解性性、水膨化性和增粘性以及生物相容性、生物可降解性等等。水膨化性和增粘性以及生物相容性、生物可降解性等等。药物传递系统中,高分子材料的重要性。药物传递系统中,高分子材料的重要性。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言现在学习的是第10页,共130页缓缓 释释(sustained-release)、控控 释释 制制 剂剂(controlled-re
6、leasepreparations)的定义)的定义缓缓释释制制剂剂指指口口服服药药物物在在规规定定溶溶剂剂中中,按按要要求求缓缓慢慢地地非非恒速释放。恒速释放。控控释释制制剂剂指指口口服服药药物物在在规规定定溶溶剂剂中中,按按要要求求缓缓慢慢地地恒速或接近恒速释放。恒速或接近恒速释放。这是这是中国药典中国药典1995年版的明确规定。年版的明确规定。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.1前言前言现在学习的是第11页,共130页常常规规制制剂剂,一一日日给给药药几几次次,不不仅仅使使用用不不便便,而而且且血血药药浓浓度度起伏很大。有起伏很大。有“峰谷峰谷”现象。现象。血药浓度高(峰)时,可能产生
7、副作用,甚至中毒;血药浓度高(峰)时,可能产生副作用,甚至中毒;低(谷)时可在治疗浓度以下,以致不能显现疗效。低(谷)时可在治疗浓度以下,以致不能显现疗效。缓缓释释、控控释释制制剂剂可可较较持持久久的的传传递递药药物物,释释放放主主要要是是一一级级速度过程。速度过程。减少用药频率、减低血药浓度峰谷现象。减少用药频率、减低血药浓度峰谷现象。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第12页,共130页缓释、控释制剂有其优越性,但并不是所有药物都适合。缓释、控释制剂有其优越性,但并不是所有药物都适合。剂量很大(剂量很大(1g),),半衰期很短(半衰期很短(1小时)小时)半半衰衰期期很很长长(2
8、4小小时时)如如地地高高辛辛,半半衰衰期期为为34小小时时,本本身身体体内滞留时间较长内滞留时间较长不不能能在在小小肠肠下下端端有有效效吸吸收收的的药药物物本本身身溶溶解解度度极极差差的的药药物物,吸吸收收受受溶出限制溶出限制第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第13页,共130页研研制制药药物物缓缓释释制制剂剂时时,还还需需考考虑虑缓缓释释、控控释释制制剂剂不不利利的一面。的一面。缓缓释释制制剂剂的的设设计计往往往往是是基基于于健健康康人人群群的的平平均均动动力力学学参数,参数,当当疾疾病病状状态态,有有可可能能改改变变药药物物在在体体内内动动力力学学特特性性,不不能灵活调节给药方
9、案。能灵活调节给药方案。此此外外,制制备备缓缓释释、控控释释制制剂剂所所涉涉及及的的设设备备和和工工艺艺费费用较常规制剂昂贵。用较常规制剂昂贵。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第14页,共130页v溶出原理溶出原理v由由于于药药物物的的释释放放受受溶溶出出的的限限制制,溶溶出出速速度度慢慢的的药药物物显显示示缓缓释释的的性性质质,根根据据溶溶出出速速度度公公式式,减减小小药药物物的的溶溶解解度度,增增大大粒粒径径,可可降降低低药药物物的的溶溶出速度,从而使药物缓慢释放,达到长效作用。出速度,从而使药物缓慢释放,达到长效作用。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原
10、理缓控释制剂释药原理现在学习的是第15页,共130页1、制成溶解度小的盐或酯制成溶解度小的盐或酯例例如如青青霉霉素素的的普普鲁鲁卡卡因因盐盐或或二二苄苄基基乙乙二二胺胺盐盐,药药效比青霉素钾(钠)盐显著延长。效比青霉素钾(钠)盐显著延长。醇醇类类药药物物经经酯酯化化后后水水溶溶性性减减小小,药药效效延延长长,如如睾丸素丙酸酯、环戊丙酸酯、庚酸酯等。睾丸素丙酸酯、环戊丙酸酯、庚酸酯等。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第16页,共130页第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第17页,共130页2、与高分子化合物生成难溶盐、与高分子化合物生成难溶盐鞣鞣酸酸为为高高分分子子化化
11、合合物物,与与生生物物碱碱类类药药物物形形成成难难溶溶性性盐,延长母体药物。盐,延长母体药物。例如例如N-甲基阿托品鞣酸盐、丙咪嗪鞣酸盐。甲基阿托品鞣酸盐、丙咪嗪鞣酸盐。鞣酸与维生素鞣酸与维生素B12形成的复合物。形成的复合物。聚聚丙丙烯烯酸酸、磺磺酸酸或或磷磷酸酸多多糖糖类类化化合合物物、多多糖糖醛醛酸酸等等与与链链霉素等可结合成盐。霉素等可结合成盐。海藻酸与毛果芸香碱结合成的盐。海藻酸与毛果芸香碱结合成的盐。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第18页,共130页3、控制粒子大小控制粒子大小颗粒直径增加可使其吸收减慢。颗粒直径增加可使其吸收减慢。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料
12、现在学习的是第19页,共130页4、将药物包藏于溶蚀性骨架中将药物包藏于溶蚀性骨架中用脂肪、蜡类等物质为主要基质制成的缓释片。用脂肪、蜡类等物质为主要基质制成的缓释片。例如棕榈酸甘油酯对磺胺释放例如棕榈酸甘油酯对磺胺释放第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第20页,共130页v扩散原理扩散原理第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原理缓控释制剂释药原理现在学习的是第21页,共130页其释放速度符合其释放速度符合Ficks第一定律第一定律:dMADKC_=_dtLdM/dt为为释释放放速速度度,A为为面面积积,D为为扩扩散散系系数数,K为为药药物物在在膜膜与与囊囊的的分
13、分配配系系数数,L为为包包衣衣层层厚厚度度,C为为膜膜内内外外药药物的浓度差。物的浓度差。若若A、L、D、K与与C保持恒定,系零级释放过程。保持恒定,系零级释放过程。若其中一个或多个参数改变,就是非零级过程。若其中一个或多个参数改变,就是非零级过程。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第22页,共130页v扩散原理扩散原理第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原理缓控释制剂释药原理现在学习的是第23页,共130页此种情况,可用下式表示。此种情况,可用下式表示。dMADC_=_dtL与与上上式式比比较较,少少了了K,这这类类药药物物制制剂剂释释放放接接近近接近零级过程。
14、接近零级过程。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第24页,共130页v扩散原理扩散原理第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原理缓控释制剂释药原理现在学习的是第25页,共130页水不溶性骨架片水不溶性骨架片水水不不溶溶性性骨骨架架片片中中药药物物释释放放是是通通过过许许多多弯弯弯弯曲曲曲曲的的孔孔道进行的,如图道进行的,如图6-5。该过程符合该过程符合Higuchi方程方程Q=DS(P/)()(2ASP)t1/2第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第26页,共130页v溶蚀与扩散、溶出结合溶蚀与扩散、溶出结合v释释药药系系统统不不仅仅仅仅取取决决于于溶溶出
15、出或或扩扩散散机机理理。事事实实上上,释释药药机机制制往往往往复复杂杂的的多多。某某些些骨骨架架系系统统不不仅仅药药物物可可从从骨骨架架中中扩扩散散出出来来,而而且且骨骨架架本本身身也也处处于于溶溶解解的的过过程。程。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原理缓控释制剂释药原理现在学习的是第27页,共130页v渗透压原理渗透压原理v利利用用渗渗透透压压原原理理制制成成的的控控释释制制剂剂,能能均均匀匀恒恒速速地释放药物。地释放药物。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原理缓控释制剂释药原理现在学习的是第28页,共130页v渗透压原理渗透压原理第六章第六章 缓控
16、释材料缓控释材料6.2缓控释制剂释药原理缓控释制剂释药原理现在学习的是第29页,共130页6.2.5离子交换作用离子交换作用水水不不溶溶性性交交联联聚聚合合物物组组成成的的树树脂脂,聚聚合合物物链链的的重重复复单单元元上上含含有有成成盐盐基基团团,药药物物可可结结合合于于树树脂上。脂上。当当带带有有适适当当电电荷荷的的离离子子与与离离子子交交换换基基团团接接触触时时,通通过交换将药物游离释放出来。过交换将药物游离释放出来。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第30页,共130页树脂树脂+药物药物-X-树脂树脂+X-药物药物-或或树脂树脂-药物药物+Y+树脂树脂-Y+药物药物+X-和和
17、Y+为为消消化化道道中中的的离离子子,交交换换后后,游游离离的的药药物物从从树树脂脂中中扩散出来。扩散出来。药药物物从从树树脂脂中中的的扩扩散散速速度度受受扩扩散散面面积积、扩扩散散路路径径长长度度和和树树脂脂的的刚刚性性(为为树树脂脂制制备备过过程程中中交交联联剂剂用用量量的的函函数数)的控制,的控制,第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第31页,共130页如如阿阿霉霉素素羧羧甲甲基基葡葡萄萄糖糖微微球球,以以RCOO-NH3+R表表示示,在在水水中中不不释释放放,置置于于NaCl溶溶液液中中,则则释释放放出出阿阿霉霉素素RNH3+Cl-,并逐步达到平衡。,并逐步达到平衡。RCOO
18、-NH3+RNa+Cl-RNH3+Cl-RCOO-Na+这这种种制制剂剂可可用用于于肝肝动动脉脉栓栓塞塞治治疗疗肝肝癌癌,栓栓塞塞到到靶靶组组织织后后,由由于于阿阿霉霉素素羧羧甲甲基基葡葡萄萄糖糖微微球球在在体体内内与与体体液液中中的的阳阳离离子进行交换,阿霉素逐渐释放,发挥栓塞与化疗双重作用。子进行交换,阿霉素逐渐释放,发挥栓塞与化疗双重作用。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第32页,共130页6.3 6.3 缓释、控释制剂的设计缓释、控释制剂的设计6.3.1影响口服缓释、控释制剂设计的因素影响口服缓释、控释制剂设计的因素6.3.1.1理化因素理化因素(1)剂量大小剂量大小(2
19、)pKa、解离度和水溶性、解离度和水溶性第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第33页,共130页(3)分配系数分配系数分配系数:在水和脂中的溶解度。分配系数:在水和脂中的溶解度。大大则则脂脂溶溶性性大大,水水溶溶性性小小;能能局局限限于于细细胞胞的的脂脂质质膜膜中中,机机体体内内滞滞留留较较长长的的时时间间,吩吩噻噻嗪嗪即即为为此此类类代表性药物。代表性药物。分分配配系系数数很很低低的的药药物物,透透过过膜膜较较困困难难,从从而而造成其生物利用度较差。造成其生物利用度较差。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第34页,共130页(4)稳定性稳定性口口服服给给药药药药物物要要
20、同同时时经经受受酸酸和和碱碱的的水水解解和和酶酶降降解解作作用用。对对于于存存在在稳稳定定性性问问题题的的制制剂剂选选用用固固体体状状态态药物较好。药物较好。在胃中不稳定的药物,释放传递是有利的。在胃中不稳定的药物,释放传递是有利的。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第35页,共130页6.3.1.2生物因素生物因素(1)生物半衰期生物半衰期药物的消除速度一般以其半衰期(药物的消除速度一般以其半衰期(t1/2)定量表示。)定量表示。半半衰衰期期短短,制制成成缓缓释释制制剂剂可可以以减减少少用用药药频频率率,但但这这是是有有限的。限的。(2)吸收吸收(3)代谢代谢第六章第六章 缓控释
21、材料缓控释材料现在学习的是第36页,共130页6.3.2缓释、控释制剂的设计缓释、控释制剂的设计(1)药物的选择)药物的选择缓释、控释制剂一般适用于半衰期短的药物:缓释、控释制剂一般适用于半衰期短的药物:(2)设计要求)设计要求生物利用度生物利用度(bioavailability)峰浓度与谷浓度之比峰浓度与谷浓度之比第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第37页,共130页(3)缓释、控释制剂的剂量计算缓释、控释制剂的剂量计算仅含缓释或控释剂量,无速释剂量仅含缓释或控释剂量,无速释剂量既有缓释或控释剂量,又有速释剂量的情况既有缓释或控释剂量,又有速释剂量的情况第六章第六章 缓控释材料缓
22、控释材料现在学习的是第38页,共130页6.3.3缓释、控释制剂的辅料缓释、控释制剂的辅料辅料是调节药物释放速度的重要物质。辅料是调节药物释放速度的重要物质。辅辅料料(赋赋形形剂剂、附附加加剂剂),使使制制剂剂中中药药物物的的释释放放速速度度和和释释放放量量达达到到医医疗疗要要求求,获获得得预预期期疗疗效效,减减小药物的毒副作用。小药物的毒副作用。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第39页,共130页缓缓释释制制剂剂中中主主要要起起缓缓释释作作用用的的辅辅料料多多为为高高分分子子化化合物,主要有阻滞剂、骨架材料和增粘剂。合物,主要有阻滞剂、骨架材料和增粘剂。第六章第六章 缓控释材料
23、缓控释材料现在学习的是第40页,共130页6.3.4缓释、控释制剂药物动力学模拟设计采用药物动力学模拟的方法,结合计算机进行缓释、控释制剂的设计,为发展缓释、控释制剂提供有利的信息。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第41页,共130页1、控释制剂为零级释放、没有速释部分的情况假设药物吸收很快,释放过程是限速步骤,并且零级释放,则可建立以下模型:DmkrokX(t)第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第42页,共130页可以建立下面方程:可以建立下面方程:dX=krokXt=0,X=0dt解得解得kroC=(1e-kt)kV当当t,e-kt0则则Css=kro/kV,设设
24、计计时时,选选用用不不同同的的kro,用用计计算算机机可可以以模模拟拟出出不同的血药浓度与时间的曲线。如图不同的血药浓度与时间的曲线。如图6-10第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第43页,共130页图6-10第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第44页,共130页2、控释制剂为零级释放,一级吸收,无速释部、控释制剂为零级释放,一级吸收,无速释部分的情况分的情况按条件可以建立下列模型按条件可以建立下列模型Dmkrokak可以建立下面方程:可以建立下面方程:dX=krokroe-katkXdtX(t)Xa(t)第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第45页,共130
25、页整理解得krokroX=(1e-kt)(e-kte-kat)kkak同样选用不同的kro,计算出不同时间的血药浓度模拟曲线,按设计要求确定最适的kro。第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第46页,共130页3、缓释制剂为一级释放,一级吸收,无速释部分的情况、缓释制剂为一级释放,一级吸收,无速释部分的情况按条件建立下列模型按条件建立下列模型Dmkrlk设设药药物物吸吸收收速速度度由由释释放放速速度度控控制制,用用krl代代替替ka,则则可可以以建建立立下下列列方程:方程:dX=krlXakXdtX(t)Xa(t)第六章第六章 缓控释材料缓控释材料现在学习的是第47页,共130页Xa
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