高分子材料學復習綱要第一章緒論一、藥用高分子材料是具有生物相容性、經過安全評價且應用于藥物制劑的一類高分子輔料。藥用高分子材料學則是研究藥用的高分子材料的結構、物理化學性質、工藝性能及用途的理論和應用的專業基礎學科。學習的范圍：（1）高分子材料的一般知識，如命名、分類、化學結構；高分子的合成反應及化學反應（加聚、共聚、聚合物的改性與老化）；高分子材料的質量要求和制劑成形的物理、力學性能。（2）藥用高分子材料的來源、生產、化學結構、工藝學特性與功能性、安全性和在藥物制劑中的應用。高分子材料的分類（按來源）：（1）天然高分子材。如蛋白質類多糖類、天然樹膠。（2）半合成高分子材料。如淀粉、纖維素的衍生物。（3）合成高分子材料。如熱固性樹脂、熱塑性樹脂。藥用輔料是在藥物制劑中經過合理的安全評價的不包括活性藥物或前藥的組分。（國際藥用輔料協會IPEC定義）使用輔料的目的：（1） 在藥物制劑制備過程中有助于成品的加工（2） 有助于保護、保持和加強藥物制劑穩定性及生物利用度或病人的順應性（3）有助于鑒別藥物制劑（4） 增強藥物制劑在貯藏或應用時的安全性和有效性藥用高分子輔料有別與非藥用的高分子材料，應具備一些特殊要求：（1） 對特殊藥物有適宜的載藥能力（2） 載藥后有適宜的釋藥能力（3） 無毒，并具有良好的生物相容性（4） 無抗原性（5） 為適應制劑加工成型的要求，還需具備適宜的分子量和物理機械性質高分子材料在藥劑學中的應用1?作為片劑和一般固體制劑的崩解劑、黏合劑、賦形劑、夕卜殼常見的有：黏合劑、稀釋劑、崩解劑、潤滑劑和包衣材料2作為緩釋、控釋制劑的骨架材料和包衣材料（1） 擴散控釋材料（2） 溶解、溶蝕或生物降解材料以及能形成水凝膠材料（3） 具有滲透作用的高分子滲透膜（4） 離子交換樹脂3作為液體制劑或半固體制劑的輔料牛作為生物黏著性材料5?可生物降解的高分子材料6?用作新型給藥裝置的組件7?用作藥品的包裝材料2006年3月23日發布了《藥用輔料生產質量管理規范》，但至今無《藥用輔料生產質量管理辦法》第二章高分子的結構、合成和化學反應高分子化合物：簡稱高分子，是指相對分子質量很高的一類化合物（明膠、淀粉、纖維素是常見的天然高分子；聚乙烯醇、甲基丙烯酸樹脂和聚二甲基硅氧烷是通過聚合反應制備的合成高分子）形成結構單元的小分子化合物稱為單體，單體是合成聚合物的原料由一種單體聚合而成的高分子稱為均聚物由兩種或兩種以上的單體聚合而成的聚合物稱為共聚物高分子的分類與命名：根據高分子的主鏈結構，可分為（1）有機高分子（2） 元素有機高分子（3） 無機高分子命名（1）習慣命名（2）商品名（3）系統命名高分子的結構特點高分子的結構按其研究單元不同分為高分子鏈結構和高分子聚集態結構兩大類。鏈結構是指單個分子的結構和形態，即分子內結構，包括近程結構和遠程結構。近程結構是指單個大分子鏈結構單元的化學結構和立體化學結構，反映高分子各種特性的最主要結構層次，直接影響高分子的熔點、密度、溶解性、黏度、粘附性等許多性能。又成為一次結構或化學結構。遠程結構是指分子的大小與構象高分子的構象與其鏈的柔性有關。又稱二次結構。由兩種或兩種以上單體發生聚合反應得到的高分子稱為共聚物。含M1，M2兩種單體的共聚物分子鏈的結構單元有以下4種典型的排列方式：（1）無規共聚物（2）交替共聚物（3）嵌段共聚物（4）接枝共聚物。聚集態結構是指高分子鏈間的幾何排列，又稱三次結構，也成超分子結構。包括：（1）晶態結構（2）非晶態結構（3）取向結構（4）織態結構。結晶聚合物的熔點不是單一溫度值，而是從預熔到全熔的一個溫度范圍，即熔程。聚合反應是指由低分子單體合成高分子化合物的化學反應。按照單體與聚合物在元素組成和結構上的變化，聚合反應分為加聚反應和縮聚反應。加聚反應是指單體經過加成聚合反應，所得產物稱為加聚物，加聚物的元素組成與其單體相同。縮聚反應是指單體間通過縮合反應，脫去小分子，聚合成高分子的反應，所得產物稱為縮聚物。由一種單體參加的聚合反應，稱作均聚，所形成的聚合物稱為均聚物。生物降解通常是指聚合物在生物環境（水、酶、微生物等作用下）大分子的完整性受到破壞，產生碎片或其他降解產物的現象。水解和酶解是最主要降解機制。降解的特征是：相對分子質量下降。第三章高分子材料的物理化學性質高分子溶液是指聚合物以分子狀態分散在溶劑所形成的均相混合體系，常見的有高分子濃溶液和高分子稀溶液。高分子的溶解是一個緩慢過程，其過程可分為兩個階段：一是溶脹；二是溶解。溶脹是指溶劑分子擴散進入高分子內部，使其體積膨脹的現象。聚合物的溶劑選擇的原則溶度參數相近原則對于一般的非極性非晶態聚合物及弱極性物質，選擇溶度參數與聚合物相近的溶劑，聚合物能很好的溶解。極性相似相溶原則這種原則就是極性大的聚合物溶于極性溶劑，非極性聚合物溶于非極性溶劑。對于非晶態極性聚合物不僅要求溶劑的溶度參數與聚合物相近，而且還要求溶劑的極性要與聚合物接近才能使之溶解。溶劑化原則這種原則就是溶劑分子通過與聚合物分子鏈的相互作用即溶劑化作用把大分子鏈分開，發生溶脹直到溶解。溶劑化作用是溶劑與溶質相接觸時，分子間產生相互作用力，此作用力大于溶質分子內聚力，從而使溶質分子分離，并溶于溶劑中。溶劑化作用要求聚合物和溶劑一方是電子受體（廣義的酸），一方是電子給體（廣義的堿），二者相互作用產生溶劑。滲透性與透氣性：高分子材料通過擴散和吸收過程，使氣體或液體透過一個表面傳遞到另一個表面滲出，從高濃度的一側擴散到濃度低的一側，這種現象稱為滲透性。氣體分子滲透通過聚合物膜稱為透氣性。高分子分子運動的特點：1.運動單元的多重性分子運動的時間依賴性分子運動的溫度依賴性玻璃態、高彈態、黏流態是一般非結晶態線形聚合物所共有的，稱為力學三S態。無定型聚合物（非結晶態聚合物和結晶性聚合物中的非結晶部分）玻璃態與高彈態之間的轉變，稱為玻璃化轉變，它對應于連段運動的‘凍結'與‘解凍'以及分子鏈構象的變化，對應的轉變溫度稱為玻璃化轉變溫度，以Tg表示。凝膠是指溶脹的三維網狀結構高分子。即聚合物分子間相互連結，形成空間網狀結構，而在網狀結構的孔隙中又填充了液體介質。根據高分子交聯鍵性質的不同，分為兩類：化學凝膠、物理凝膠。水凝膠是指一種在水中能顯著溶脹、保持大量水分的親水性凝膠，為三維網絡結構，多數水凝膠網絡中可容納高分子本身重量的數倍至數百倍的水，它不同于疏水性的高分子網絡如聚乳酸和聚乙醇酸（只有有限的吸水能力，吸水量不到10%）。水凝膠的性質不同結構、不同化合物的水凝膠具有不同的物理化學性質如觸變性、溶脹性、環境敏感性和黏附性等：（一）溶脹性水凝膠在水中可顯著溶脹。溶脹性是指凝膠吸收液體后自身體積明顯增大的現象。（二）環境敏感性環境敏感水凝膠又稱智能水凝膠，根據環境變化的類型不同，環境敏感水凝膠又分為如下幾種類型：（1）溫敏水凝膠（2）pH敏感水凝膠（3）電解質敏感水凝膠（三）黏附性黏附或稱黏著或黏接等。一般指的是同種或兩種不同的物體表面相黏接的現象。生物黏附指的是兩個生物體表面之間形成任何結合，或一個生物體的表面與另外一個天然或合成材料的表面黏結的總稱。生物黏附的機制理想的生物黏附性藥物傳遞系統的黏附性存在3種作用機制：聚合物潤濕與溶脹；生物黏附性聚合物鏈與聚合物的線團和黏膜黏蛋白的互穿作用；在線團的鏈之間很微弱的化學結合。在生物黏附性形成理論中常被提及的有：（1）潤濕理論生物黏附劑或黏液能夠在相應的生物組織表面鋪展是一個很重要的前提。潤濕的原理在液狀的黏膠劑黏附方面是一種主要理論，它是利用界面張力來預測黏膠劑鋪展力以及黏附力的大小。聚合物與生物組織表面能的研究可以用來預測粘膜黏附性。（2）擴散理論生物黏附性聚合物鏈以及黏膜的聚合物鏈之間的互穿作用與纏繞作用的理論是由擴散理論來支持的。（3）斷裂理論斷裂理論是最具有實際性的，因為它可以通過機械測量。但是，在生物黏上斷裂現象很少見。即使有，也只能存在于界面而不是界面的附近。它不涉及聚合物鏈的纏繞、擴散或互穿作用，此時，聚合物的鏈并沒有穿透進黏膜層。第四章藥用天然高分子材料一、淀粉淀粉是天然存在的糖類，它是由兩種多糖分子組成，一為直鏈淀粉，另一為支鏈淀粉，它們的結構單元是D-吡喃環形葡萄糖，直鏈淀粉是以a-1，4苷鍵連接的葡萄糖單元。（一）淀粉的性質淀粉不溶于水、乙醇和乙醚等，但吸濕性很強。在5%的冷乙醇和冷水中不溶解，在37水中迅速膨脹5%~10%，在60~800C熱水中能發生溶脹。淀粉的糊化淀粉形成均勻糊狀溶液的現象稱為糊化。糊化的淀粉又稱a化淀粉。（二） 淀粉的應用淀粉是口服制劑的基本材料，主要用作片劑的稀釋劑、崩解劑（3%~15%）、黏合劑（5%~25%）、助流劑、填充劑。二、糊精（一）糊精的來源糊精為部分水解的玉米淀粉或馬鈴薯淀粉。淀粉很容易水解，與水加熱即可引起分子的裂解；與無機酸共熱時，可徹底水解為糊精或葡萄糖。（二）糊精的性質糊精為白色、淡黃色粉末，微有異臭。不溶于乙醇（95%）、乙醚和丙二醇；緩慢溶解于冷水；極易溶于沸水并形成膠漿狀溶液。（三） 糊精的應用糊精在藥劑學中可作為片劑或膠囊劑的稀釋劑；片劑的黏合劑，也可作口服液體制劑或混懸劑的增黏劑；糖衣配方中的增塑劑和黏合劑；混懸劑的增稠劑。三、纖維素藥用纖維素的主要來源來自棉纖維，少數來自木材。纖維素的性質：1.化學反應性氫鍵的作用吸濕性溶脹性機械降解特性可水解性微晶纖維素一MCC的應用：微晶纖維素廣泛用作黏合劑、稀釋劑和吸附劑（20%~90%）；崩解劑（5%~15%）；抗黏劑（5%~20%）；賦形劑。取代度（DS）是指被取代羥基數的平均值。將共聚物溶液加熱，當其高過低臨界溶液溫度時，共聚物能從溶液中分離出來，此時稱為曇點。醋酸纖維素用作片劑的半透膜包衣，特別是深透泵型片劑和植入劑，控制、延緩藥物的釋放。羧甲纖維素鈉-CMCNa的應用：常用為混懸劑的助懸劑，乳劑的穩定劑（0.25%~1.0%）、增稠劑，凝膠劑（3.0%~6.0%）、軟膏和糊劑的基質，片劑的黏合劑（1.0%~6.0%）、崩解劑，也可用作皮下或肌內注射的混懸劑的助懸劑，以延長藥效。四、 甲基纖維素-MC（一） 甲基纖維素的性質甲基纖維素為白色~黃色纖維狀粉末或顆粒。熔點280~3000C。不溶于熱水、飽和鹽溶液、醇、醚、丙酮和甲苯，溶于冰醋酸。甲基纖維素在冷水中的溶解度與取代度有關，取代度為2是最易溶。甲基纖維素溶液易于被微生物破壞而腐敗，因此應該使用抗菌防腐劑。也可對溶液進行熱壓滅菌。（二） 甲基纖維素的應用低、中濃度的可作為片劑的黏合劑（2%~6%）；高濃度的可用于改進崩解或作緩釋制劑的骨架（5%~75%）。其他可作助懸劑、增稠劑、乳劑穩定劑、保護膠體，亦可作隱形眼鏡片的潤濕劑劑浸漬劑。甲基纖維素，安全、無毒、無致敏、無刺激性。但不將它用于靜脈注射產品。五、 羥乙纖維素-HEC羥乙纖維素溶于熱水或冷水中，也溶于弱酸、弱堿，亦溶于強酸、強堿。羥乙纖維素的應用：羥乙纖維素為非離子型水溶性聚合物材料，主要用于眼科及局部外用的增稠劑。在干眼、隱形眼鏡和口干的潤滑劑中都含有羥乙纖維六、羥丙纖維素-HPC應用：在口服產品中，高取代羥丙纖維素主要用作片劑濕法制粒或干粉直接壓片的黏合劑、薄膜衣材料和緩釋制劑材料，也充當長效制劑的骨架，還可以作為混懸劑的增稠劑和保護膠體。在透皮貼劑或眼科制劑也有使用。七、羥丙甲纖維素酞酸脂-HPMCP應用：HPMCP是性能優良的新型腸溶薄膜包衣材料。甲殼質又稱殼多糖、幾丁質，是僅次于纖維素的天然來源聚合物。甲殼質來源于昆蟲、甲殼類等動物的外骨骼。透明質酸是緩釋制劑中的理想載體。第五章藥用合成高分子材料一、 聚丙烯酸（PAA）溶解性：易溶于水、乙醇、甲醇和乙二醇等極性溶劑，在飽和烷烴及芳香烴等非極性溶劑中不溶。二、 卡波沫的應用黏合劑與包衣材料作為顆粒劑和片劑的黏合劑，采用量為0.2%~10.0%；作為包衣材料具有衣層堅固、細膩和潤滑感好的特點。局部外用制劑基質用作軟膏、洗劑、乳膏劑、栓劑和親水性凝膠劑的基質（常用量0.5%~3%），具有優良的流變學性質與增濕、潤濕能力，搽于皮膚表面具有特別的細膩滑爽感，在皮膚上鋪展性好良。乳化劑、增黏劑和助懸劑卡波沫可作為乳化劑，用于外用O/W型乳劑。還可用于內服或外用液體藥劑的增黏，作為子宮頸貼的黏膠劑和鼻腔給藥的微球。因卡波沫具有交聯的網狀結構，特別適合用作助懸劑（常用量0.5%~1%）緩釋控釋材料卡波沫的緩控釋作用基于其溶脹與形成凝膠的性質。以卡波沫為骨架與以纖維素衍生物為骨架制備的水凝膠型控釋制劑不同（一、PH可影響卡波沫骨架的松弛與膨脹其釋藥性能往往與PH有關。二、制劑外表面水化形成與一般凝膠有所區別的凝膠層，卡波沫完全水化時，其內部的滲透壓使結構破裂降低了凝膠密度，但仍能保持完整性，藥物通過凝膠層以均勻的速率向外擴散，使釋藥呈零級或近于零級動力學過程。在用量較少時，卡波沫還具有一般阻滯劑的功能。）丙烯酸樹脂主要用作口服片劑和膠囊的薄膜包衣材料三、聚維酮（聚乙烯吡咯烷酮PVP）性質（1） 物理性狀聚維酮為白色至乳白色粉末，無臭或幾乎無臭的細粉。（2） 溶解性聚維酮易溶于水，在許多有機溶劑中極易溶解，如甲醇、乙醇、丙二醇、甘油、有機酸及其脂、丙酮、三氯甲烷等，但不溶于醚、烷烴、礦物油、四氯化碳和乙酸乙酯。（3） 溶液黏性聚維酮相對分子質量影響其溶液黏度。（4） 化學反應性聚維酮化學性質穩定，基本上呈惰性應用聚維酮是較早應用的血容量擴充劑（1）用作固體制劑的黏合劑對于濕、熱敏感的藥物，用聚維酮的有機溶劑溶液制粒可有效消除水分、干燥溫度及時間對藥物穩定性的影響。（2）用作包衣材料聚維酮作為薄膜包衣材料，其韌性好。（3）用作固體分散體載體利用聚維酮極強的親水性和水溶性，以其作為固體分散體的載體，可提高難溶性藥物的溶出度和生物利用度。（4）用于緩釋控釋制劑在制備不溶性骨架或溶蝕性骨架緩控釋制劑時，PVP常用作骨架的致孔劑和黏合劑，調節藥物釋放速率。（5） 助溶劑或分散穩定劑低相對分子質量的聚維酮可用于注射劑中作為助溶劑或抑制結晶生長。在粉針劑中，聚維酮可作為增溶劑；也可在口服或其他液體藥劑中作為增溶劑。（6）用于眼用藥物制劑在滴眼液中加入一定量的聚維酮可減少藥物對眼的刺激性，增加溶液黏度，延長藥物在眼部的滯留時間。（7）其他聚維酮是涂膜劑的主要材料。交聯聚維酮相對分子質量高，且有交聯結構，故不溶于水、有機溶劑以及強酸、強堿，但遇水可迅速溶脹。交聯聚維酮主要用作片劑的崩解劑，在片劑中使用1%~2%時，便可取得崩解作用，并且具有良好的再加工性，即回收加工時，不需再加入多量的崩解劑。乙烯-醋酸乙烯（酯）共聚物EVA四、 聚乙二醇-PEG性質：1.溶解性隨相對分子質量增大，其在極性溶劑中溶解度逐漸減小。2.吸濕性表面活性與黏度應用：1.注射用的復合溶劑2.栓劑基質軟膏及化妝品基質液體藥劑的助懸、增黏與增溶固體分散體的載體片劑的固態黏合劑、潤滑劑、用于修飾微粒或納米粒聚合物載體五、 泊洛沙姆性質：相對分子質量較高的泊洛沙姆為白色、蠟狀、可自由流動的球狀顆粒或澆注固體，相對分子質量較低的泊洛沙姆為半固體或無色液體。基本無臭、無味。（1）溶解性由于聚氧乙烯的相對親水性和聚氧丙烯的相對親油性使這類共聚物具有極不相同的表面活性，且有從油溶性到水溶性的多種產品，屬于非離子型表面活性劑。隨著共聚物中聚氧乙烯部分的增加，泊洛沙姆的水溶性逐漸增大。（2）曇點泊洛沙姆水溶液加熱時，由于大分子的水合結構被破壞以及形成疏水鏈構象，發生起濁現象。（3）表面活性泊洛沙姆的親水親油平衡值（HLB值）從極端疏水性（HLB=0.5）到極端親水性（HLB=30.5）氧乙烯鏈段比例越大，HLB值越高。（4）凝膠作用除一些相對分子質量較低的泊洛沙姆品種外，多數泊洛沙姆在較高濃度時即形成水凝膠。相對分子質量越大，凝膠越易形成。應用：泊洛沙姆為非離子型表面活性劑，在藥劑中主要用作乳化劑和增溶劑。也可作靜脈注射脂肪乳劑的乳化劑（唯一合成的）。在口服制劑中，主要利用水溶性泊洛沙姆作為增溶劑、乳化劑和穩定劑。泊洛沙姆的其他應用包括：在液體藥劑中用作增黏劑、分散劑、助懸劑；在化妝品中用作乳化劑、潤濕劑和香精的增溶劑等。第六章其他藥用高分子材料、預制品一、硅橡膠的應用由于它的生理惰性和生物相容性，用作子宮避孕器、皮下埋植劑以及經皮給藥制劑的載體材料。亦可作為控釋包衣材料。水分散體是指以水為分散劑，聚合