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高分子材料

(一)一、名词解释1.药用高分子材料(polymers for pharmaceuticals):是具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。

2.药用高分子材料学(pharmaceutical polymer material science):是研究药用高分子材料的结构、理化性质、工艺性能及用途的理论和应用的专业基础学科。

3. 高分子化合物(macromolecules)简称高分子,是指分子量很高的一类化合物,其分子链是由许多简单结构单元以一定方式重复连接而成。

4. 聚合度(Degree of polymerization):单个聚合物分子所含单体单元的数目是衡量高分子大小的一个指标。

实际上是各同系分子重复单元数的平均值。

5. 均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。

6. 共聚物:由两种或两种以上的单体共同聚合而成聚合物7. 高分子链结构是指单个分子的结构和形态,即分子内结构。

分子内结构包含两个层次:近程结构和远程结构。

8. 高分子近程结构是指单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构。

9. 高分子远程结构是指分子的大小与构象。

10. 聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向结构和织态结构等。

11.加聚反应:加聚物的元素组成与其单体相同;加聚物的分子量是单体分子量的整数倍。

二、简答题1.使用辅料的目的:(1)在药物制剂制备过程中有助于成品的加工。

(2)有助于保护、保持和加强药物制剂稳定性及生物利用度或病人的顺应性。

(3)有助于鉴别药物制剂。

(4)增强药物制剂在贮藏或应用时的安全性和有效性。

2.简述高分子辅料在药物制剂十的应用(1)填充材料固体片剂:质量均,运输不易破裂,口服后易崩解高分子功能:控制药物可压缩性、硬度、吸潮性、脆性、润滑性、稳定性、体内溶解速度功能角色:润湿剂:药物疏水性强,难润湿-增加药物分散吐,片面光滑材料:聚乙二醇、聚山梨酯、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、聚乙二醇油酸酯稀释剂和吸收剂:药物剂量<0.1g,不易压制需增加片重体积原料药含有油类和其它液体,需吸收成为固态,也有黏合作用(2)黏合性与黏附材料黏合利料:采用高分子材料的水或醇水溶液或分散液与药粉混合均匀,使药粉团聚,易于压片(3)粘附材料:粘附在生物黏膜上,应用于口腔、鼻腔、眼眶、阴道、胃肠道特定区段崩解性材料崩解剂作用:克服压缩产生的黏结力,应具有亲水性遇水迅速膨胀微晶纤维素:毛细管吸水进药片碎裂明胶:在水中溶胀药片崩解淀粉、预胶化淀粉、海藻酸、交联聚维酮(4) (包衣)膜材料①膜剂质应用的高分子材料性能-拉伸强度、柔软性、吸湿性、水溶性天然:明胶、阿拉伯胶、虫胶、琼脂、海藻酸盐、淀粉合成:聚乙烯醇-最好的成膜材料、纤维素衍生物等②包衣材料作用:隔离水份、潮气、掩盖药物异味特点:生产周期短,效率高,片重增加少(2%-5%)制剂:胃溶、肠溶、控释制剂(5)保湿性材料①疏水性油类二甲基硅油、凡士林-保护皮肤防止水份蒸发的乳膏②亲水性物质吸收水,凝胶剂、软膏霜剂-保证制剂半固态凝胶剂:琼脂、果胶、纤维素类衍生物:卡波沫、泊洛沙姆软膏霜剂:千毛脂、胆固醇、低分子量(200 700)聚乙二醇、聚氧乙烯,山梨醇(6)环境应答性和缓控释材料①环境应答性高分子材料-温度、酸碱性、光电高分子水凝胶-智能水凝胶构成:亲水性聚合物化学键、氢键、范德华力或物理缠结形成交联网络,不溶丁水,吸收水溶胀作用:保扩药物不受环境影响;控制药物释放的进行或停止-体积膨胀或收缩-开关性能②缓控释性材料缓控释性材料:利用高分子聚集态结构特点和溶解、溶胀及降解性质,通过溶出、扩散、溶蚀、降解、渗透、离子交换、高分子挂接,达到药物的缓释、控释目的控释、缓释相同点:材料相似不同点:与药物结合或混合方式不同,制备工艺不同(7)纳米材料-NPs(10-500nm)优点:①能直接通过毛细血管壁;②能在休内靶向分布-较小尺寸(二)一,纤维素的性质1. 化学反应性:每个单元含3个醇羟基,2个仲醇羟基,1个伯醇羟基,可以发生氧化、醚化、酯化反应、接枝共聚等。

酯化反应时,伯醇羟基的反应速度最快。

2.氢键的作用:在纤维素分子内或分子间可形成氢键(大量的羟基),也可以与其他分子形成氢键。

如果所有的羟基都被包含在氢键中,则分子间的氢键力非常之大,可能大大超过C-O-C的主价键力,一般,结晶区内羟基都已形成氢键,而在无定形区,则有少量游离羟基。

所以水分子可以进入无定形区,与分子链上的游离羟基形成氢键,即在分子链间形成水桥,发生膨化作用。

3.吸湿性:纤维素吸水后,再干燥的失水量与环境的相对湿度有关。

纤维素在经历不同湿度的环境后,其平衡含水量的变化存在滞后观象:吸附时的吸着量低于解吸时的吸着量。

理由:干燥纤维素的吸附发生在无定形区氢键被破坏的过程,由于受内部应力,的阻力作用,部分氢键脱开,但仍保留部分氢键,因而新游离出的羟基(吸着中心)相对于解吸来说是较少的,当吸湿平衡了的纤维素脱水产生收缩时,无定形区的羟基部分地重新形成氢键,但由于纤维素凝胶结构的内部阻力作用,被吸着的水不易挥发,氢键不可能完全复原,重新形成的氢键较少,即吸着中心较多,故而吸湿量也较多。

水解性:纤维素水解,酸是催化剂,可降低苷键破裂的活化能,增加水解速度。

纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的,但在高温下,纤维素也产生碱性水解。

4.溶胀性:纤维素在浓碱液(12.5%~19%)中能形成碱纤维素,具有稳定的结晶格子;温度降低,溶胀作用增加。

纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀(液体只进到结晶区间的无定形区,其X—射线衍射图不发生变化)和结晶区内溶胀(纤维素原来的X-射线衍射图谱改变,而出现新衍射图谱)。

原因:水有一定的极性,能进入纤维素的无定形区发生结晶区间的溶胀,稀碱液(1%~6% NaOH)的作用也类似于水,但浓碱液在20 ℃只能发生有限溶胀。

溶胀能力大小取决于碱金属离子水化度,水化度又随离子半径而变化,离子半径越小,其水化度越大,如NaOH的溶胀能力大于KOH;纤维素的溶胀是放热反应,温度降低,溶胀作用增加;对同一种碱液并在同一温度下,纤维素的溶胀随其浓度而增加,至某一浓度,溶胀程度达最高值。

5.机械降解特性纤维素原料经磨碎、压碎或强烈压缩时,纤维素可发生降解,结果聚合度下降,机械降解后的纤维素比氧化、水解或热降解的纤维素具有更大的反应能力。

6.可水解性纤维素水解时,酸是催化剂,可降低苷键破裂的活化能,增加水解速度。

纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的,但在高温下,纤维素也产生碱性水解。

二,玻璃化转化温度(Tg)丙烯酸树脂的玻璃化转变温度由其所含的取代基的柔性所决定。

由于甲基和酯侧基的含量、酯侧基柔性的差异,不同型号树脂的玻璃化转变温度有很大差异。

肠溶型甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲醋共聚物Tg在160℃以上,增塑剂加入量最大可达40%。

胃崩型丙烯酸树脂的Tg却低达一8 ℃,配制薄膜衣时可不加或只加很少量的增塑剂,渗透型丙烯酸树脂的Tg介于二者之间,约在55℃左右,增塑剂一般加10%以下。

共混或加入增塑剂可以降低丙烯酸树脂的玻璃化转变温度,调节树脂的成膜性。

三,羧甲纤维素钠又叫纤维素胶,为纤维素的聚羧甲基醚钠盐,白色至接近白色、无味粉末。

视所用纤维素原料不同,分子量为9万~70万之间。

取代度在0.7~1.2之间,广泛用于口服和局部用药物制剂。

制备:将木浆及棉花纤维素浸泡在NaOH溶液中制得碱纤维素,放入醚化锅内,乙醇为反应介质,再与一氯醋酸进行醚化反应,反应液用70%乙醇稀释,盐酸中和,过滤,干燥,粉碎制得。

性质:羧甲纤维素钠的松密度为0.52g/cm3,轻敲密度0.78g/cm3,解离指数(pKa)4.30,约在227℃变成棕色,252℃焦化。

羧甲纤维素钠含水量通常少于10%。

羧甲纤维素钠具有亲水性。

在37 ℃时,RH为80%时,可吸收大量水分。

1 溶解性:易分散于水中成胶体溶液,不溶于乙醚、乙醇、丙酮等有机溶剂,水溶液对热不稳定。

有吸湿性。

水中溶解度与取代度有关,0.5~2时可溶,一般0.7左右。

2 粘度:取代后,纤维素原有的结晶结构被破坏,并因钠盐的强烈亲水性而极易溶于水,水溶液具粘性。

pH>10或pH<5粘度急剧下降,pH<2,沉淀出现,在pH7-9时,羧甲纤维素钠的黏度最大且稳定。

取代度>0.8,耐酸和耐盐性好。

不同规格的羧甲纤维素钠具有不同的黏度。

1% (W/ V) 羧甲纤维素钠水溶液的黏度为5~13000 mPa〃s。

随着浓度的增大,溶液的黏度随之增大。

高温持续加热,会使黏度降低。

3 分散度:粒度对分散性和溶解性有影响羧甲纤维素钠具吸湿性。

在高湿条件下,可以吸收大量的水分(>50%),化学性质稳定。

在片剂中,这一性质使片剂硬度降低和崩解时间延长。

羧甲纤维素钠在150℃干热灭菌1h,会导致黏度急剧降低。

水溶液的灭菌可以采用加热法,同样会导致黏度下降。

灭菌后,黏度会下降大约25%,但比之干燥状态下灭菌制备的溶液的黏度下降要少得多。

黏度下降程度取决于分子量和取代度。

分子量越大,黏度下降就越大。

γ射线辐射灭菌也会导致溶液黏度降低。

羧甲纤维素钠水溶液长期保存,需要加入抑菌剂。

固体羧甲纤维素钠应于密封容器中保存在阴凉、干燥处。

羧甲纤维素钠与强酸溶液、强碱、可溶性铁盐以及某些金属如铝、汞和锌等有配伍禁忌。

与95%的乙醇合时,会产生沉淀。

羧甲纤维素钠与明胶及果胶可以形成共凝聚物,也可以与胶原形成复合物,能沉淀些带正电的蛋白。

4.安全性没有毒性和刺激性。

不被胃肠道消化吸收,口服吸收肠内水分而膨化,使粪便容积增大,刺激肠壁,作膨胀性通便药。

但当大量服用时有缓泻作用,临床上,每日分剂量服用4~10g的中黏度或高黏度的羧甲纤维素钠可作为容积性泻药。

不宜应用于静脉注射,因其易沉着于组织内。

微有中和胃酸作用,可作为黏膜溃疡保护剂。

动物实验的研究表明,皮下注射能够使动物产生炎症,重复注射,注射部位有时出现组织纤维化,静脉注射在动物体内显小有致敏性。

超敏和变态反应只见于牛和马等动物。

应用举例1:醋酸可的松滴眼液【处方】醋酸可的松(微晶)(主药)5.0g 吐温80(表明活性剂) .8g 硝酸苯汞(抑制剂)0.02g 硼酸20.0g 羧甲纤维素钠(混悬剂) 2.0g 蒸馏水加至1000ml【制备】取硝酸苯汞溶于处方量50%的蒸馏水中,加热至40~50℃,加入硼酸、吐温80使溶解,3号垂熔滤器过滤待用;另将羧甲纤维素钠溶于处方量30%的蒸馏水中,用垫有200目尼龙布的布氏漏斗过滤,加热至80~90℃,加醋酸可的松微晶搅匀,保温30min,冷至40~50℃,再与硝酸苯汞等溶液合并。

加蒸馏水到足量。

例2:复方氯霉素膜氯霉素1.5g,磷酸氟美松5mg,羧甲基纤维素钠(粘度600~1000)5g,甘露醇3g,蒸馏水80ml,常法制成600cm2膜剂。

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