《功能水凝胶》由会员分享，可在线阅读，更多相关《功能水凝胶（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、功能高分子及环境敏感水凝胶 从结构到性能 w前言 w高分子结构与性能简介 w响应性水凝胶简介 w案例分析（聚氧乙烯/PEG，聚丙烯酸及其衍生物凝胶 /原位凝胶） 新药用材料/辅料的来源 w已有材料的新的组合（New combinations of existing excipients ） 物理混合 w已有材料的新级别（New grades of existing materials） w新化合物（New chemical compound）和已有化合物的 修饰（modification） 例：Emdex (Hydrous dextrates NF) 葡萄糖（dextrose）不少于 93%
2、其余为麦芽糖糊精（maltodextrin ） 良好的可压缩性 大和粗糙的表面 口感好（麦芽糖糊精） w高分子科学早期研究模 式经验性 合成（或获得）一种高 分子材料，研究这种材 料的性能，推测其结构 并寻求合适的应用。 w高分子科学近期研究模 式分子设计 通过对高分子的分子设 计和高分子材料的结构 设计，合成（或修饰） 具有预期的结构和性能 的材料，以满足特定的 应用需要。 聚合物的基本概念 w大分子（macromolecule）：由大量原子组成的， 具有相对高的分子质量或分子重量。对结构没有特指 。 w聚合物分子（polymer molecule）：一个由许多部 分组成的分子，这些部分是：
3、由相对低分子量的分 子衍生的单元（所谓单体单元或链节）；仅有一种 （或少数几种）链节；这些链节必须重复出现。 w聚合物（polymer）：是由许多聚合物分子组成的一 种物质，它是一种聚合的物质。 w单体（monomer）： 具有两个（或多个）官能 的末端基团的单体：如二 元醇、酸、胺，氨基酸， 二氯化物等； 具有重键的单体：烯，炔 ，碳氮三键，碳氧双键等 ； 含杂原子的环状单体：环 氧乙烷，已内酰胺，四氢 呋喃等。 w单体单元（链节）： w（构造）重复单元： 聚合物的结构 高分子的链结构 （化学结构、分 子内结构） 聚集态结构（三级结构、分子间结构） 近程结构（一级结构） 化学键变化 构造 （
4、constitution） 构型 （configuration） 单体的化学组成 键接顺序 共聚单体的排列 支化、交联、互穿 几何异构 旋光异构 高分子的结构 远程结构（二级结构） 无化学键变化 晶态（部分结晶） 非晶态 取向 织态 高分子大小 尺寸 构象 形态 高分子分子设计的基础 结构和性能的关系 结构性能例 主链含-O-键柔软PEG 主链含苯环 极性大的原子 硬度大，玻璃化温度高PSt PVC 主链中含游离双键柔软Natural rubber 主链中含共轭双键主链硬、强度大 分子量高硬度大、强度大、Tg高PEO 可解离基团酸或碱溶性Carbopol,Eudragit 结晶硬度大、耐溶剂性
5、强PAN 取向取向方向的强度增加、促进结晶PP 共聚和共混复合不同聚合物分子的性能PLGA, Eudragit 高分子的构造（constitution） 均聚物（homo polymer）aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa 共聚物 （ copolym er） 统计共聚物（statistical copolymer） 无规共聚物（random copolymer）abaaabbaababbbbaaabbbababbbababaa 交替共聚物（alternating copolymer）abababababababababababab 周期共聚物（periodic copol
6、ymer）abbabbabbabbabbabbabbabb 梯度共聚物（gradient copolymer）(a)nbaaaaabbaaabbbaabbbba(b)m 嵌段共聚物（block copolymer）(a)n (b)m 链段共聚物（segmented copolymer）(a)n(b)m(a)p(b)q(a)r(b)s (a)t 接枝共聚物（graft copolymer）aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa bm bn 支化无规/树状高分子（tree polymer） 梳状高分子（comb polymer） 星形高分子（star polymer） 交联（crosslin
7、k） 互穿聚合物网络（interpenetration polymer network） 聚合物1 聚合物2 单体1 单体2 无规共聚 嵌段共聚 接枝共聚 接枝共聚 交替共聚 交联聚合物1 交联聚合物2 （半）互穿聚 合物网络结构 （semi-IPN） 高分子的特殊构型 w梯形聚合物（Ladder polymer） w层状/镶嵌聚合物（Layer/parquet polymer） 由Langmuir-Blodgett膜 （ LB膜）合成层状聚合物 w片型聚合物 （Sheet polymer） H O H HO H H O OH H H OH O H HO H H O HO H H OH O H
8、 HO H H O HO H H OH O H OH H H O HO H H HO O H OH H H O OH H H HO O H OH H H OH OH H HO wPolycatenanes（聚索烃） wPolyrotaxane w聚合物管（Polymer tube） w梳状聚合物（Comb polymer） w星形聚合物（Star polymer 如PEG） w树枝链（dendrimer） 水凝胶的定义 Hydrogels are three dimensional networks of hydrophilic polymers that are insoluble D, L
9、-lactic acid 例： 聚乳酸-壳聚糖 接枝共聚物 应用 w药物控制释放 w伤口敷料 * VigilonTM is a hydrogel used in sheet covering wound materials. It is prepared from radiation crosslinking of high molecular weight poly (ethylene oxide) chains. * Hypol TM is used in foam wound healing materials and in drug delivery. It is a crosslin
10、ked PEG foam. w接触眼镜 w吸附 w色谱填料 材料 w w 聚氧乙烯类聚合物及其衍生物聚氧乙烯类聚合物及其衍生物：聚乙二醇（PEG）、泊洛沙姆（ poloxamer）、聚氧乙烯类表面活性剂（如：聚氧乙烯山梨醇酯、 蓖麻油醇酸酯）等 w w 丙烯酸类聚合物丙烯酸类聚合物：丙烯酸树脂（polyacrylate resin）、卡波沫（ carbomer）、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等 w可生物降解合成高分子：聚乳酸/聚乙醇酸（PLGA）、聚酸酐（ polyanhydrous）、聚氨基酸（polyamino acid）、聚原酸酯（ polyorthester）等 w天然高分子：黄原胶（xant
11、han gum）、壳聚糖和脱乙酰壳聚糖（ chitin, chitosan）、透明质酸（hyaluronic acid）、结冷胶（Gelric gum） w上述聚合物的衍生物、组合和他功能聚合物（functional polymers ） w其他材料 Toyoichi Tanaka shows off transparent, egg-shaped gel that responds to temperature 响应性/敏感凝胶Massachusetts Institute of Technology，1975 影响响应性凝结的四种基本作用力 药物传递 Dukes Needham with
12、microscope image of a micropipette holding a 3-m-wide gel bead loaded with the anticancer drug doxorubicin 形状记忆凝胶 Responsive gel strips are straight at room temperature but because of their modulated design, they bend themselves into alphabet letters at 39C. The black bar represents 10 mm. 自振荡凝胶 Sel
13、f-oscillating gel made by copolymerizing N-isopropylacrylamide and a vinyl-substituted derivative of tris(2,2-bipyridyl)ruthenium(II), with N,N-methylenebisacrylamide as the cross-linker 壳聚糖-甘油磷酸钠原位凝胶BST-GelTM （ Biosyntech） SABER-原位凝胶 （Southern BioSystems） w 组成 蔗糖醋酸异丁酸酯（SAIB：疏水性完全酯化蔗糖衍生物）；药用溶剂 ；填加剂。
14、 w 胶凝原理 SAIB是为极粘稠的液体，但少量溶剂即可极大降低其粘度。将药物溶 解或分散在SAIB溶液中，注射至皮下或肌肉，随着溶剂扩散形成高 粘度的贮库，药物缓慢释放。 w 特点 * 注射至体内形成的贮库具有高粘性、生物相容性和生物可降解性 ，适于全身或局部给药。单次给药后一般可持续释药数日至3个月 或更长 * 适用于多种药物，尤其是蛋白、多肽类药物 * 突释不明显、载药量高、给药方便、生产简便 聚氧乙烯类高分子 聚氧乙烯类高分子分类 环氧乙烷环氧丙烷 聚乙二醇（PEG） 聚氧乙烯（PEO） 聚丙二醇 泊洛沙姆 低分子量 高分子量 20,000 + PEG修饰 聚氧乙烯类表面活性剂 含PE
15、G的功能聚合物 聚氧乙烯类高分子分类 w聚氧乙烯 聚乙二醇（PEG） 聚氧乙烯（PEO）,分子量20,000 w聚氧丙烯（PPO） w聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物（泊洛沙姆）及其衍生物 Pluronic Pluronic R poloxamine w聚氧乙烯类表面活性剂 聚氧乙烯蓖麻油衍生物（Cremophor）；聚氧乙烯脂肪酸酯（聚氧乙烯硬脂 酸酯Myri）；聚氧乙烯脂肪醇醚（平平加O；OP）；等 w含PEG的新型功能聚合物 聚氧乙烯-聚乳酸（嵌段、接枝共聚物） 交联（化学、辐射），星形聚合物 PEG-poly(butylene terephthalate), PBT PEG-poly(r-
16、benzyl-L-glulamate) PEG-PMAA PEG-PAA（IPN） PEG-polyisobutylene PEG-hyaluronic acid PEG-PNIPAAm PEG-PVA PEG-Chitosan PEG- polyrotaxane（接枝） wPEG修饰 PEG修饰蛋白质（-干扰素） PEG修饰脂质体（阿霉素脂质体，Doxil） PEG修饰纳米粒 PEG的优点 w生物相容性 w水溶性 w无毒、无刺激性 w从机体内迅速清除 含PEG的pH敏感水凝胶 聚氧乙烯类表面活性剂 聚氧乙烯类高分子的化学结构 Pluronic and Pluronic R PLURONIC和PLURONIC R的比较 wPLURONIC表面活性剂: 更好的乳化剂 更好的分散剂 具有不同的分子量 端基为强的羟基（相对较高的反应性和酸性） wPLURONIC R表面活性剂: 低泡沫 更好的消泡性 较低的胶凝趋势 端基为弱的羟基（相对较低的反应性和酸性） Area for best gel
