功能高分子论文

功能高分子材料在现代中药中的应用 班级 08 化工 3 班 姓名 樊玉祥 学号 200815220333 摘要：将高分子科学的发展成果引入中药以提高中药现代化水平和科技含量， 发展高分子科学在中药中的应用。方法：总结分析近几年国内相关文章，介 绍目前中药中高分子科学的应用状况。结果：高分子材料如高分子超滤膜、 凝絮剂被越来越广泛地应用于中药分离提纯；高分子材料辅料已广泛应用于 中药制剂成型中；由于中药剂型比较单一及中药成分的复杂性，高分子材料 作为药物载体应用于中药中还不是很广泛。结论：高分子材料作为一种高分 子量的有机材料具有特殊的性能，其中较好生物相容性和可降解能力的高分 子材料正被日益应用到中药制剂中，并且取得很好效果，不仅从中药制剂的 质量上，而且推动着稳定、可控的现代中药进程，其应用发展前途非常广阔。 一、前言 20 世纪 80 年代以来，膜分离开始应用与中药制剂的生产。虽然该技术起步 较晚，应用规模较小，但已受到人们极大的关注，其中尤以超滤膜的应用报 道最多。在中药有效部位的提取、中药口服液、中药浸膏制剂等领域都有成 功的实例。 目前国际上约有 170 多家公司、40 多个研究团体从事传统药物 的研究和开发工作，欧共体对草药进行了统一立法，加拿大和澳大利亚等国 中医地位已经合法化，美国政府也已起草了植物药管理办法，开始接受天然 药物的复方混合制剂作为治疗药的审理，这些为中药治疗药进入国际医药市 场提供了良好的国际环境。中医药所具有的系统的理论体系。独特的诊疗方 法、显著的临床疗效，正被越来越多的国家和地区所认识。 随着全球经济一体化进程的加快，特别是我国正式加入 WTO，中国医药市场 融入国际医药大市场的广度和深度将进一步增加。如何让具有传统优势和特 色的中药大步走向世界，是每一位跨世纪中药学家不能不深思的大课题。我 们从高分子材料科学出发，对其在中药中应用状况作一综述，以利用高分子 材料科学的新发展，使其能运用到传统中药中，促进中药现代化进程。 二、提纯分离技术在中药质量控制中的应用 1、超滤膜分离 近年来，膜分离技术的发展。受到了人们的极大关注，尤其以超滤膜报道较 多。 膜分离是一种高效、节能、无污染的新型分离技术。由于在膜分离过程中物 质不发生相变，可在常温操作，因此特别适用于热敏性物质，如生物或药物 成分的分离和提纯。其中的超滤是一种以压力为驱动力，根据相对分子质量 的不同来进行分离的膜技术，超滤膜的孔径通常在 3nm 300nm 之间，选用 不同孔径的超滤股，可以将相对分子质量在几百到几十万道尔顿之间的物质 进行分离，超滤膜的工作压力为 0.2 0.4Mpa。超滤的发展应用得益于高分 子材料的发展。常用的膜材料为高分子材料，主要有聚丙烯腈（PAN）、聚醚 酮、聚砜、聚酰胺、聚偏氟乙烯等。由于中药成分中胶质等粘性物质的含量 很高，膜的污染较为严重，因此最好采用抗活性较好的膜材料如聚丙烯睛、 磺化聚砜膜等。 上海原子核所用载留分子量为 1 万的超滤膜提取银杏中的黄酮苷，得到淡黄 色的结晶体，替代了原来用的醇沉工艺。他们还用截留分子量为 7 万的超滤 膜对炒枳壳中药液进行超滤除杂质的试验，药液含固量可下降 30%60%，达 到预期的效果。金银花为常用的清热解毒药，其主要成分为绿原酸，相对分 子质量为 354.3，采用截留分子量为 1 万的超滤膜进行分离，可除去其中的 多糖、蛋白质等大分子杂质，有效成分收率比传统的醇沉法大幅度提高，由 67.8%提高到 95.4%。在制备蛤蚧精口服液时，采用超滤制得的样品中人参皂 苷的含量为 1.764mg/ ml、原样品仅为 1.386mg/ml。超滤使人参口服液的有 效成分人参皂苷的含量由原工艺 4.40mg/ml，提高到 4.86mg/ml。另外，用超 滤处理生脉饮口服液及用微滤处理肝复舒口服液，都能除去大量的微粒、细 菌和其他杂质，使口服液的纯度和质量得以提高。郭立纬等将大孔树脂和超 滤联用、粗制六味地黄丸，结果药液中 70 76%的有效成分被富集，表明超 滤在中药方面有较好的应用前景。 2、凝絮剂 中药的提取液中的杂质（主要杂质有蛋白质、鞣酸、果胶等大分子物质，它 们在中药药液中大多以胶体形式存在），可以用壳聚糖絮凝除去。壳聚糖 （简称 CTS）系甲壳素脱乙酰基的产物，由于具有良好的生物相容性、可降 解性、成膜性及一定的抗菌消炎等性能，近年来越来越受到人们的青睐。壳 聚糖作为絮凝剂已广泛应用于食品工业，如净化食品厂的废水、回收蛋白质 等。张文清等将壳聚糖用于中药药液的提纯精制，以代替传统的水提醇沉法， 并通过中试。 3、吸附剂 高分子材料应用于中药的又一个新技术是用作吸附剂对中药提取液中的化学 成分进行分离纯化。大孔吸附树脂是一种不含交换基因，具有大孔结构的高 分子吸附剂，其吸附性能与活性炭相似，它所具有的吸附性，与范德华力或 氢键有关。它具有各种不同的表面性质，譬如疏水性的聚苯乙烯能将低极性 的有机化合物吸附，主要依靠分子中的亲脂键、偶极离子及氢键的作用。由 于是分子吸附，因而解吸容易。因此，欲分离的天然产物可依其分子体积的 大小及吸附力的强弱，在一定规格的大孔吸附树脂上，以适当的溶剂洗脱而 达到分离的目的。大孔吸附树脂是 20 世纪 70 年代末逐步应用到中草药有效 成分提取分离中的一种分离纯化技术，常用型号有：D-101，D-201， MD- 05271，CAD-40 等，其特点是吸附容量大，再生简单，效果可靠，尤其适用 于分离纯化苷类、黄酮类、皂苷类等成分及大规模生产。 作为一种分离手段，大孔吸附树脂分离技术正广泛地应用于中药生产中。徐 世芳等曾将 “西洋参口服液“，经处理后，通过 D101树脂柱（8mm9mm），流 速约 0.40.5ml/min，分别以水、70% 乙醇洗脱，采用紫外分光光度法测定 西洋参皂苷含量。实验证实该法操作简便、方法可靠。邓少伟将川芎饮片的 滤液加到已处理好的大孔吸附树脂（干膏和树脂的比例为 1：1520 或药材 和树脂的比例为 1：23）上，慢慢滴加完后，先用水洗至还原糖反应呈阴 性（Molish 反应），改用 30%乙醇洗至阿魏酸和川芎嗪全部洗脱完全（R P- HPLC 法检测，检测液中无阿魏酸和川芎嗪的色谱峰），合并 30%乙醇洗脱液， 减压回收乙醇后，得川芎总提取物，其中阿魏酸和川芎嗪约占 25%29%以上。 三、作为中药给药载体在中药制剂中的应用 1、透皮吸收给药载体 所谓透皮给药系统（Trans dermal Therapeutic Systems，TTS）是指在皮 肤表面给药，使药物以恒定速度（或接近恒定速度）通过皮肤各层，进入体 循环产生全身或局部治疗作用的新剂型。TTS 是无创伤性给药的新途径，其 优点表现为：药物吸收不受消化道内 pH、食物和药物在肠道移动时间等复杂 因素影响；避免药物在肝脏的首过效应；可持续控制给药速度，维持稳定、 持久的血药浓度；用药部位在体表，中断给药方便。透皮吸收给药系统已经 成为第三代药物制剂研究中心之一。 （1）涂膜剂给药载体。 中药涂膜剂是近几年新发展起来的一种符合中医外治的新剂型。中医外治大 部分是膏（硬、软）、散、酊等剂型，虽这些剂型具有较好的疗效，尚存在 药物粘贴力不强，固定难，含铅量高、有碍观瞻等不足之处。新发展的中药 涂膜剂，除了具有以上剂型的优点外，尚具有不易脱落、不需包扎、药物穿 透力强、使用方便等特点。 涂膜剂的成膜的材料有玉米朊、白及胶、聚甲基纤维素的海藻酸盐、聚乙烯 酸等。目前国内比较理想也是常用的为高分子材料聚乙烯酸（PVA），该材料 为白色或乳白色无臭颗粒或粉末，醇解率为 9899%（mol）的 PVA，称之为 安全醇解物。醇解物以 80%左右的 PVA 水溶性最好，PVA 在水中随着温度的升 高溶解加快，其溶液低温时是透明的。由于聚合度与醇解率的不同，各种 PVA 的性质，有很大区别。商品名后缀数字，即表示其粘度的原油松值。水 溶液为胶态液，能与低浓度乙醇混溶，略呈酸性和中性。PVA 有良好的成膜 性，其粘着力比淀粉强 34 倍。因此也做助悬剂、乳化剂、粘着剂等。PVA 膜为无色透明，有良好的机械强度。据实验报道，做成长宽厚（cm）， 4.02.00.3 的膜，承受 353.5g 的重量，27.5min 才断裂为长宽为 11.01.0cm 的膜。PVA 膜有适当的吸湿性和透湿性，而对 O2、CI、 CO 2的透 过性极低，对细菌、目光稳定。PVA 曾做血浆用品，在血液中能吸收或络合 一些毒素，能激发生物产生干扰素，因而有解毒作用：PVA 能透过阴道壁吸 收。制股时考虑水溶性、吸湿性、分散性等，可采用部分醇解物规格的 PVA，具有对皮肤亲和性大，能形成薄膜，对皮肤无害无刺激，保护胶体作用 强等特点。此外，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），聚乙烯醇缩甲乙醇，聚乙烯缩丁 醛和聚甲基丙烯酸甲脂也是成膜材料。玉米朊为玉米胚中所含酸溶性蛋白成 分，用其做成涂膜剂合醇量不低于 82%，白及胶粉也是一种较好的成膜剂， 但其在碱性溶液中稳定，在碱性中易失去粘性。 侯伟等利用 85%乙醇、聚乙稀醇缩甲乙醛、甘油、苯二甲酸丁二酯和吐温- 80，摇匀至全部溶解、置阴凉处 48 小时制备成功损伤液化涂膜，用于抗炎、 止痛，是治疗软组织的一种良好用药；韩基文等以聚乙烯吡略烷酮（PVP）为 成膜材料，氮酮为皮肤促进剂，直接与玄参等 14 味中药组成活血化淤、消炎 止痛的醇提物任意混合溶解，制成涂膜剂，性质稳定，徐在皮肤上能迅速成 膜，且不污染衣物，易洗除； （2）贴剂给药载体。 透皮吸收中的贴剂在我国古代就有之-黑膏药，黑膏药是祖国医学外治法中 膏贴疗法的主要剂型之一。随着科学技术的发展，黑膏药借鉴于橡皮膏基质 发展成中药橡皮膏，并被逐步代替，在治疗疾病方面尤其对风湿关节炎、肌 肉瘤、扭伤等疗效显著；在使用上有方便、不污染衣服的优点，深受人们的 欢迎。但中药橡皮膏的发展较慢，在产品结构和质量上与国外存在一定的差 距，甚至有些研究工作至今还是空白。橡皮膏基质主要是天然橡胶，这是一 种天然高分子，另外结合天然松香等辅助材料。这种天然橡胶加天然松香不 仅易使皮肤过敏而且载药量太少，很难控制到最佳水平，有待更好的高分子 材料取而代之。特别是高分子工业的飞跃发展和渗透促进剂的作用，正如黑 膏药基质的改变获得了新的发展一样，中药橡皮膏基质的改变、引进新技术 必将使祖国传统医学的宝库发挥更大的优势。 国外最早的透皮吸收贴剂为巴布剂（英文名称），20 世纪 70 年代出现在日 本。近年来，随着高分子工业的发展，巴布剂的制剂技术也有了很大的发展。 例如日本帝国制药株式会社火商孝雄等人开发的以高吸水、高保水的高分子 材料聚丙烯酸钠为基质的巴布剂。这种巴布剂基质延展性优良、药物的释放 度也较好。日本电气工业株式会江川崎隆志等人采用 A-B-A 型嵌段共聚物为 弹性体，研制成了具粘性的乳胶型巴布剂。与橡皮膏相比，新型巴布剂有诸 多优点，如载药量大，生物利用度高，敷贴舒服，剥离方便，自然透气，保 湿性好，对皮肤无过敏、刺激，设备占地面积小，劳动生产率高，挥发型药 物在生产过程中损失小等。重庆陪都制药厂制出了中药药膏新剂型，现已建 成一条新的生产线。雷公藤巴布剂是以雷公藤提取物为主要成分，以水溶性 高分子材料为基质制成的新型外用制剂。透皮吸收研究表明，其所含雷公藤 内酯醇的渗透速率明显高于雷公藤橡皮膏，药效实验说明其对实验性大鼠佐 剂性关节炎的治疗效果比同剂量药物口服效果为优。 2、中药缓释-控释微胶囊给药载体 毫微囊技术，即将药物粉末或溶液包埋在直径为微米级的微粒中，粒径进一 步减小，成为纳米级的纳粒（Nanopanticles）或称为微粒 （Microparticle）。用这种技术制得纳粒（Nanoparticles）作为药物传递 和控释载体，它能够穿过组织间隙并被细胞吸收，缓控释新药物载体的研究 方向，特别是在靶向和定位给药、基因治疗和蛋白质多肽控释等领域，纳米 粒子独具优势。这种新技术在国外尤其是西药上利用较多，在国内由于涉及 技术多，难度大，加之与之配套的成套设备较少，在国内尚处刚起步阶段。 中药制剂中更由于有效成分的复杂与多靶点性更是利用很少，目前有研究的 主要是些成分相对确定，靶点明确且质量可控的中成药。 微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本要求是无毒，生物相容性好， 有一定机械强度和稳定性，与药物不发生反应；当微粒与纳粒通过非胃肠道 给药时，还要求材料具有生物可降解性。目前，随着高分子材料发展，这样 的载体材料越来越青睐于一些可降解高分子材料上来，其中研究利用较多的 是聚碳酸酯、聚乳酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚氰基丙烯酸酯等，还有 些天然高分子材料如壳聚糖等。特别是聚乳酸（PLA）、聚乙丙酯（PCL）及 它们与聚乙二醇（PEG）的嵌段共聚物研究很多，这些聚合物都表现出一定溶 蚀降解的特性，结晶度低的降解较快，最终降解成为水和 CO2，而且中间体乳 酸也是体内的正常代谢物；PLA-PEG， PCL-PEG 嵌段共聚物中，PLA， PCL 是 疏水段，而 PEG 是亲水段，调节两者的比例及共聚物的分子量可控制其降解 性能，从而控制微球中药物的释放速率。 高钟镐等采用氰丙烯酸乙酯、右旋糖酐和葡萄糖制备了三尖杉酯碱毫微囊注 射剂。张志荣等用吸附-包裹法制备了聚乙烯吡咯烷酮包被的羟基喜树碱聚氨 基丙烯酸正丁酯毫微粒，具有明显的肝靶向和缓释作用。杨时成等采用热融 分散技术制备了喜树碱固体脂质纳米粒，静脉注射后药物在血液中的滞留时 间显著延长，小鼠脑、心、肝、脾、血浆、肾和肺中的分布显著增加。潘卫 三等以乙酸乙酯为油相，制备了去甲斑蟊素毫微型胶囊，包封率较高（63.10%）。 目前，有人正在研究试图采用聚乳酸（PLA）-聚乙二醇（PEG）不同分子量嵌 段共聚物制备紫杉醇的微胶囊。 3、中药缓释与控释小丸制剂 载体 小丸是指直径小于 2.5mm 的小球状口服剂型。将药物与阻滞剂等混合制丸， 或先制成丸芯后包控释膜衣，制备成缓释与控释小丸。由于属剂量分散型制 剂，一次剂量由多个单元组成，与单剂量剂型相比，具有许多优点。它能提 高药物与胃肠道接触面积，使药物吸收完全，从而提高生物利用度。通过几 种不同释药速率的小丸组合，可获得理想的释药速率，取得预期的血药浓度， 并能维持较长的作用时间，避免对胃粘膜的刺激等不良反应。其释药行为是 组成一个剂量的多个小丸释药行为的总和，个别小丸制备上的缺陷不致于对 整个制剂的释药行为产生严重影响，因此其释药规律具有重现性。药物在体 内很少受到胃排空功能变化的影响，在体内的吸收具有良好的重现性，可由 不同药物分别制成小丸组成复方制剂，可增加药物的稳定性，而且也便于质 量控制；制成小丸可改变药物的某些性质，如成丸后流动性好、不易碎等， 并可作为制备片剂、胶囊剂等的基础；易制成缓、控释或靶向定位制剂。因 此缓、控释小丸是目前认为较理想的缓、控释剂型之一，是目前缓、控释制 剂发展的方向。 目前研究的这种缓、控释小丸制剂根据其处方组成、结构不同，主要分为膜 控，骨架控及膜控与骨架控结合三种制剂形式。膜控小丸是先制成丸芯后， 再在丸芯外包裹控释衣。丸芯除含药物外，尚含稀释剂、粘合剂等辅料，包 衣材料一般是些高分子聚合物，大多难溶于水或不溶于水。包衣液除包衣材 料外，一般加或不加增塑剂、致孔剂、着色剂、抗粘剂等，从而控制药物的 释药速率。骨架型小丸是由药物与阻滞剂混合而制成的小丸。采用骨架和膜 控法相结合制成的小丸，是在骨架小丸的基础上，进一步包衣制成的，从而 获得更好的缓、控释效果。 包衣高分子材料一般常用的有明胶、聚酰胺、各种纤维素（如羧甲基纤维素， 醋酸纤维素等）等，骨架高分子材料一般常用的有聚乙烯、醋酸聚乙烯、聚 氯乙烯、硅橡胶、蜂蜡、乙基纤维素、卵磷脂等。 中药丸剂由于制丸、干燥等工艺条件落后，丸剂缺乏孔隙与毛细管，崩解困 难，生物利用度低。中药小丸在增大药物与体液接触面积、提高生物利用度 方面具有优势。目前已有一些有关中药小丸的研究报道，如塑制法制备系列 小丸，泛制法制备牛珀至宝小丸，固体分散技术制备清肺止咳平喘小丸，离 心造粒法制备六神丸、海洋胃药小丸和绞股蓝总苷小丸，以及用丙烯酸树脂 包衣制备金蟾定痛小丸等。但有关中药缓、控释小丸的研究未见报道。小 丸由于所具有的剂型特点，已引起国内外药剂工作者的重视。缓、控释小丸 的研究已得到广泛开展，可根据扩散、溶出、渗透压等原理，通过包衣、制 成骨架小丸等工艺设计、控制药物的溶出，以获得理想的释药速率。随着制 丸技术、包衣技术、成丸设备和高分子材料的发展，缓、控释小丸的研究必 将得到更大的发展。 四、结语 目前高分子材料在中药制剂生产中广泛的应用仍然集中在将其作为辅料、赋 形剂和附加剂上。这些材料有：聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、各种纤维素、 聚乙烯二醛二乙胺脂、羟基淀粉丙酸酯等。这些聚合物大都为助溶剂、黏合 剂、成膜材料、包衣增塑剂、崩解剂等。因此，为了保证药物制剂的质量， 我们不仅要研究药物原料，改革工艺，创造新剂型，同时还要认真研究药物 辅料。认识辅料的结构、特性和用途，开发新辅料，以提高产品的质量和促 进新剂型的诞生，推动中药现代化的进程。 目前，高分子新材料新技术在中药制剂上应用还不是很广泛，只是成型辅料 上有所利用，透皮吸收给药载体及微囊、毫微球等其它缓释控释给药载体， 这些新技术随着高分子材料科学的进步，随着其提高药物疗效、生物利用度 方面的优越性逐渐显露及国内技术设备的逐渐成熟，其必将越来越多的应用 于中药制剂上。 参考文献 1 何毅,李光明,苏鹤祥,赵建夫. 纳滤膜分离技术的研究进展J过滤与分 离, 2003,(03) 2 许桂艳,乔建军,张于. 膜分离技术应用于双黄连注射液的工艺探讨J黑 龙江医药科学, 2006,(03) . 3 翟建文,王文正,姬朝青. 麻黄生物碱的反渗透透过性研究J膜科学与技 术, 1990,(03) 4 郭立玮. 中药膜分离领域的科学与技术问题J膜科学与技术, 2003,(04) . 5 高红宁,郭立玮,金万勤. 陶瓷膜微滤技术澄清苦参水提液的研究J水