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1、高分子材料在药学中的实际应用和作用 简介 1 高分子化合物 简称高分子 是分子量很高的一类化合物 常用高分子的分子量高达104 106 2 药用高分子材料 是具有生物相容性且经过安全性评价的应用于药物制剂的一类高分子辅料 主要指在药物制剂中应用的高分子材料或者是药品包装用高分子材料 药用高分子由来与发展 我国是医药文明古国 中草药用于治疗生物体疾病的历史十分悠久 天然药用高分子的使用要比西方国家早得多 东汉张仲景 公元142 219 在 伤寒论 和 金匮要略 中记载的栓剂 洗剂 软膏剂 糖浆剂及脏器制剂等十余种制剂中 首次记载了采用动物胶汁 炼蜜和淀粉糊等天然高分子为多种制剂的赋形剂 并且至今
2、仍然沿用 早在公元前1500年开始 人们就开始有意识地利用植物和动物治病 高分子化合物在医药中的应用虽然也有相当长的历史 但早期使用的都是天然高分子化合物 如树胶 动物胶 淀粉 葡萄糖 甚至动物的尸体等 3 药物制剂中应用高分子材料的作用主要用于提高药剂的稳定性 增强药剂在贮藏或应用时的安全和有效 提高药物的生物利用度和药效 改善药物的成型加工性能 改变给药途经以开发新药 实现智能给药 4 作为药用分子必须具备的条件1 本身及分解产物应无毒 不会引起炎症和组织变异反应 无致癌性 2 进入血液系统的药物不会引起血栓 3 具有水溶性 能在体内水解为具有药理活性的基团 4 能有效到达病灶处 并积累一
3、定浓度 5 口服药剂的高分子残基能通过排泄系统排出体外 6 对于导入方式进入循环系统的药物 聚合物主链必须易降解 使其有可能排出体外或者被人体吸收 5 药用高分子材料的分类 1 按用途分类制剂中应用的高分子材料包装用的高分子材料高分子药物 2 按来源分类天然高分子 蛋白质类 多糖类 天然树胶半合成高分子 纤维素衍生物合成高分子 天然药用高分子 多糖 糖基苷链连接 蛋白质 淀粉纤维素 阿拉伯胶果胶 海藻酸甲壳素 L 氨基酸化合物 明胶 白蛋白 动物原料制取 化学组成结构单元 其他 甲壳素简介 甲壳素是一种天然高分子聚合物 属于氨基多糖 分子量一般在106左右 在自然界中广泛存在于低等生物菌类 藻
4、类的细胞 节支动物虾 蟹 昆虫的外壳 软体动物 如鱿鱼 乌贼 的内壳和软骨 高等植物的细胞壁等 1 21世纪多糖的研究最有希望的是甲壳素 甲壳素每年生命合成资源可达 亿吨 是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源 是人类取之不竭的生物资源 生物合成量仅次于纤维素的第二大天然高分子 小甲壳大功效 壳聚糖的基本特性 生物活性 抑菌 免疫等生物相容性生物可降解性无毒 归因于 螯合作用带来的功能 絮凝剂保湿剂碱性 正电荷 带来的生物医学功能 生命第六要素 蛋白质 脂肪 糖 矿物质 维生素五大生命要素之后 药用甲壳素 应用 片剂的稀释剂 以改善药物的生物利用度及压片的流动性 崩解性和可压性 植入剂的载体
5、在体内具有可降解性 控释制剂的赋形剂和控释膜材料 微囊和微球的囊材 抗癌药物的复合物 外科手术缝合线 2003年 美军攻打伊拉克的时候 士兵的急救包里都有一块特殊的急救布 这块布在伤口轻轻一敷 血立即止住了 这个神奇的急救包被称为 神奇的小布袋 读者文摘 台湾版2008年2月报道有一种新型止血绷带面世 名为抑血绷带 以虾蟹壳的有机物质壳寡糖制成 能促使血球凝结 一片10厘米见方的绷带可在30秒内把涌血的伤口止住 据美军记录 在战场大量出血的病例中 已有九成以上使用了抑血绷带而止血或减少流血 小甲壳大功效壳聚糖轰动世界的新闻报道 北京青年报 2001年1月18日报道 1986年前苏联切尔诺贝利核
6、电站爆炸后 当时的日本医生和俄罗斯的医生曾经用壳聚糖治疗387名核污染患者 壳聚糖广泛的抑菌性 抑制大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 绿脓菌 白色念珠菌等 消炎止血 促进伤口愈合 主要的高分子药物 具有药理活性的高分子药物 它们本身具有药理作用 断链后就失去药性 是真正意义上的高分子药物 低分子药物的高分子化 采用吸附 共聚 嵌段和接枝等方法将低分子药物与高分子结合 从而克服低分子药物在体内新陈代谢速度快 半衰期短 体内浓度下降快等缺点 有效的提高了疗效 注 半衰期指血浆药物浓度降低一半所需要的时间 聚合物型药物 聚合物型药物是指某些在体内可以发挥药效的聚合物 主要包括葡聚糖 纤维素衍生物和离子交换树
7、脂类 1 葡聚糖类聚合物药物以右旋糖酐为例用于抗动脉硬化和抗凝血剂 还可以作为抗癌药物的增效剂 2 离子交换树脂型药物 以降胆敏为例主要用于降低胆固醇 临床作为降血脂药 另外还有降胆宁 降葡胺的作用 离子型聚合物还具有杀菌 抗病毒和抑制癌细胞生长的作用 小分子药物的高分子化 定义 用化学方法直接将小分子药物通过高分子化过程制成高分子药物 作用 延长药物的作用时间和较小排毒副作用 小分子药物经过高分子化后 有时药效会发生变化 甚至可以大大提高药物活性 聚合物型长效药物制剂 定义 通过适宜的方法延缓药物在体内的吸收 分布 代谢和排出等过程 从而达到延长药物作用时间的目的的制剂 1 减小药物有效成分
8、的溶出速度 将药物制成溶解度小的盐或者脂类 与高分子化合物生成难溶性复合物 将药物包藏在高分子胶体中 2 减小药物的释放速度 使用半透性或难溶性高分子材料将小分子药物包裹 将药物与可溶胀聚合物混合 药用高分子包装材料 药品包装的重要性保证质量 保证稳定性 方便贮运 促进销售 药品包装材料的种类及特点玻璃类 金属类 高分子材料类 一 几类药用高分子包装材料聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚对苯二甲酸乙二醇酯聚碳酸酯 聚氯乙烯的主要特性如下 性能可调 化学稳定性好 阻气 阻油性好 阻湿性稍差 光学性能较好 可制成透光性 光泽度皆好的制品 耐热性较差 本身无毒 但应控制残留氯乙烯单体在5ppm以下 用作
9、包装材料时其残留氯乙烯必须控制在1ppm以下 聚氯乙烯的应用 硬质聚氯乙烯 药片 胶囊的水泡眼吸塑薄膜 药瓶 药盒软质聚氯乙烯 输液袋的主要材料 应用 一般PVC环氧乙烷灭菌灭菌要求 软质PVC热压灭菌 115 硬质PVC2 5Mard 射线照射灭菌 二 聚乙烯 polyethylene PE 产量最大 应用最广的塑料 纯PE树脂无臭 无毒 外观呈乳白色的蜡状固体 不溶于水 常温下也不溶于其他溶剂 加成反应 分子结构为线型或支链型结构 结构简单规整 对称性好 易于结晶 材料柔软性好 不易脆化 分子中无活性反应基团又无杂原子 因此化学稳定性极好 在常温下几乎不与任何物质反应 常温下不溶于任何一种
10、已知的溶剂 聚乙烯有优良的耐低温性能 且在低温下性能变化极小 阻湿性好 但具有一定的透气性 热封性好 由于聚乙烯分子无极性 极性油墨等对其附着力较差 导致适印性不好 故在印刷前应进行表面处理 优 防潮性能好 缺 能透过氧气 性能 二 聚乙烯 polyethylene PE 表聚乙烯的分子结构 结晶度和密度聚乙烯品种每1000个碳原子主链中结晶度 密度 g ml 支链的数目高压PE 低密度 20 3564 650 91 0 92中压PE 高密度 2 3930 95 0 96低压PE 高密度 3 584 870 94 0 95 二 聚乙烯 polyethylene PE 密度增加 材料变硬 扭变性
11、和熔融温度升高 渗透性下降 耐热 寒性好 抵抗应力破裂的性能减弱 对气体阻隔性较弱较强抗拉强度较低较高柔软性较好较差伸长率 冲击强度较高较低应用薄膜包装容器材料 比较 灭菌要求 射线照射灭菌 环氧乙烷灭菌 LDPEHDPE 二 高分子包装材料中常用添加剂 增塑剂 稳定剂 润滑剂 抗氧剂 抗静电剂 二 高分子包装材料中常用添加剂 要求 挥发性 迁移性和溶浸性很低 无毒 与药物无相互作用等 作用 提高塑料制品的柔软性 弹性 抗冲击性和耐寒性 适用于制备输液袋 输血袋 食品袋 常用增塑剂 邻苯二甲酸酯 磷酸酯 脂肪族二元酸酯 枸橼酸酯和聚氧乙烯类等 二 高分子包装材料中常用添加剂 作用 抑制聚合物在
12、加工和使用中因热 光的作用而引起的降解或变色 常用稳定剂 PVC 硬脂酸皂类 月桂酸皂类 蓖麻油酸皂 螯合剂 硫醇等 二 高分子包装材料中常用添加剂 终止 分解 作用 能代替易受氧化分解的聚合物与氧反应 防止或推迟氧对聚合物的影响 抑制聚合物氧化 常用抗氧剂 酚类和芳基促胺等抗氧剂氧化降解 正磷酸酯 含硫化合物等非游离基型稳定化合物 二 高分子包装材料中常用添加剂 作用 消除静电 防止包衣过程中小丸相互吸引成团和防止薄膜制品吸附灰尘 水分 常用抗静电剂 季铵类 吡啶盐 咪唑衍生物等阳离子表面活性剂 二 高分子包装材料中常用添加剂 作用 改进塑料熔体的流动性能 减小熔体与加工机械表面之间的摩擦力
13、 提高光洁度 常用润滑剂 硬脂酰胺 油酸酰胺 硬脂酸 石蜡 液体石蜡 低分子量聚丙烯等 三 常见药用高分子包装 单层药袋 复合药袋 特殊包装 泡罩包装 中空容器 三 常见药用高分子包装 颗粒剂最常用的包装形式 一般选用高密度聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 三 常见药用高分子包装 图片 外层为纸 铝箔 尼龙 聚酯 拉伸聚丙烯等高熔点热塑性材料或非塑性材料 内层为未拉伸聚丙烯 聚乙烯等低熔点热塑性材料 三 常见药用高分子包装 用于片剂 胶囊剂和安瓿的新颖的复合包装形式 俗称 水泡眼 或称铝塑包装 常用塑料有聚氯乙烯 聚乙烯和聚苯乙烯 聚丙烯 聚偏二氯乙烯等 常用铝塑材料有铝箔与聚氯乙烯 聚丙烯等聚合物的
14、复合薄膜 三 常见药用高分子包装 采用注射吹塑或挤出吹塑方法在一定形状模具上制得的瓶 管 罐 桶 盒等包装形式 多用于药片 胶囊 软膏 液体药剂的分装 常用材料有高 低 压聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯等 三 常见药用高分子包装 为防止儿童打开误用药物的安全包装或防止药品被偷换的安全包装 特殊性能的帽盖及接口 如按压螺旋 挤压螺旋 制约环 保险环 易碎盖等 物理试验 安全性及生物学试验 化学试验 第二节药用高分子包装材料测试与评价 物理试验 化学试验 安全性生物学试验 项目 改观 形状 尺寸 重量 容量检查合格 第二节药用高分子包装材料测试与评价 物理试验 化学试验 安全性生物学试验 吸着性 溶出性 项目 还包括鉴别实验 纯度实验 耐受性实验 抗老化实验 第二节药用高分子包装材料测试与评价 物理试验 化学试验 安全性生物学试验 毒性试验 体外生物学反应性试验 体内生物学试验 项目 第二节药用高分子包装材料测试与评价
