药用高分子材料第四章 天然药用高分子材料及其衍生物

第四章 天然药用高分子材料及其衍生物,4.1概述4.2多糖类天然药用高分子及其衍生物4.3蛋白质类天然药用高分子及其衍生物,天然药用高分子：自然界存在的可供药物制剂作辅料的高分子化合物。淀粉、维生素、阿拉伯胶、甲壳素、海藻酸、透明质酸、明胶、白蛋白等。天然药用高分子衍生物：天然药用高分子通过物理结构破坏、化学分子切断、重排、氧化或引入取代基、生物改性加工，形成了性质发生变化、加强或具有新的性质的天然药用高分子衍生物。,天然药用高分子材料的定义,化学组成：多糖类（糖基间通过苷键连接而成的一类高分子聚合体）、蛋白质类（用动物原料制取的一类聚L-氨基酸化合物）、其它原料来源：淀粉、纤维素、甲壳素及其衍生物加工制备：天然高分子材料、天然高分子衍生物材料、生物发酵或酶催化高分子材料,天然药用高分子材料的分类,共性：无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、生物相容性好、价格低廉应用：传统制剂、现代剂型和给药系统如：缓控释制剂、纳米药物制剂、靶向给药系统和透皮治疗系统,天然药用高分子材料的特点,返回,多糖：多个单糖分子脱水、缩合通过苷键连接的一类高分子聚合体。特点：分子量大、一般为无定性粉末或结晶，具吸湿性，苷键可为酸或酶催化水解，无甜味，无还原性，有旋光性，无变旋现象分类,多糖类天然药用高分子及其衍生物,一、淀粉及其衍生物（一）淀粉来源：植物的种子或块中,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,结构蛋白包裹的颗粒。主要成分及比例：直链淀粉(糖淀粉)：占1020支链淀粉(胶淀粉)：占8090结构单元：D吡喃型葡萄糖基,多糖类天然药用高分子及其衍生物,直链淀粉葡萄糖基以 ,苷键连接的线性聚合物； 平均聚合度为8003000；相对分子质量约为128000480000。空间结构：分子内氢键作用，链卷曲成右手螺旋形，6个葡萄糖形成一个螺旋。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,支链淀粉葡萄糖基单位之间以 ，苷键连接构成主链，在主链分支处通过 ，苷键形成支链。分支点的 ，苷键占总糖苷键的4%-5%，平均分子量11075108，聚合度为5万-250万空间结构：高度分枝的大分子，一般认为每隔15个单元，就有一个 ，苷键接出的分支。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,淀粉粒的超大分子结构模型局部结晶网状结构，其中起骨架作用的是巨大的支链分子，直链分子一部分单独包含在淀粉粒中，也有一部分分布在支链分子当中，与支链分子的分支混合构成微晶束。淀粉粒中的结晶区占2550，其余为无定形区。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,性质 一般物理性质形态与物性：比重约为1.5，玉米淀粉是白色结晶粉末，球状或多角形，干燥且不受热时，性质稳定。溶解性：分散于水，2%水混合液pH5.5-6.5，与水的接触角为80.5。-85。，不溶于水、乙醇和乙醚吸湿性：淀粉含水（葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水分子相互作用形成氢键）,多糖类天然药用高分子及其衍生物,淀粉的水化、膨化、糊化：,多糖类天然药用高分子及其衍生物,不离心分离,糊化,无定型区吸水膨胀,膨化,离心分离后的直链淀粉与支链淀粉,多糖类天然药用高分子及其衍生物,糊化本质：水分子进入淀粉粒中，结晶相和无定形相的淀粉分子之间的氢键断裂，破坏了缔合结构，分散在水中成为亲水性的胶体。影响糊化的因素：淀粉粒结构；温度高低；共存的其它组分(糖、脂类、盐会不利糊化) ；PH值；淀粉酶；搅拌。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,淀粉的回生（老化、凝沉）：淀粉糊或稀溶液在低温静置一定时间，变成不透明的凝胶或析出沉淀，这种现象称为回生或老化。形成的淀粉称为回生淀粉（淀粉）。本质：温度降低，糊化淀粉分子运动速度减慢，直、支链淀粉分子趋于平行排列，互相靠拢氢键混合三维网状微晶束，与水亲和力降低低浓度沉淀高浓度氢键作用，分子自动排序致密三维网状凝胶体,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,淀粉颗粒在加热和冷却时的变化,影响老化的因素温度：2-4，淀粉易老化;60或-20，不易老化；含水量：30%-60%，易老化；含水量过低或过高，均不易老化；结构：直链淀粉易老化；聚合度中等的淀粉易老化；pH值：7或10，因带有同种电荷，老化减慢,多糖类天然药用高分子及其衍生物,共聚物的影响：脂类和乳化剂可抗老化；多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化的作用；其他因素：淀粉浓度、某些无机盐对于老化也有一定的影响。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(2)水解反应酸催化水解（稀硝酸） ：,多糖类天然药用高分子及其衍生物,酶催化水解,（3）显色原理：淀粉和糊精分子都具有螺旋结构，每6个葡萄糖基组成的螺旋内径与（I2.I -)直径大小匹配，当与碘试液作用时，（I2.I-)进入螺旋通道，形成有色包结物。螺旋结构长，包结的（I2.I-)多，颜色加深直链蓝色支链紫红加热螺旋圈伸展成线性颜色褪去冷却螺旋结构恢复颜色重现,多糖类天然药用高分子及其衍生物,2 淀粉的来源、加工与物理改性（1)来源 按其来源可分为：谷类淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉、果蔬类淀粉。 药用淀粉主要以谷类淀粉中的玉米淀粉为主。（2）玉米淀粉的加工制备（自看),多糖类天然药用高分子及其衍生物,（3）物理改性与预胶化淀粉糊化可溶性淀粉 新鲜制备的糊化淀粉脱水干燥处理，可得易分散于冷水的无定形粉末，即可溶性淀粉。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,预胶化部分化淀粉、可压性淀粉 淀粉经物理改性，在有水存在下，淀粉粒全部或部分破坏的产物。部分直链淀粉和支链淀粉从淀粉粒中游离出来。 制备条件：强力压缩后解压或加热其水混悬液 预胶化淀粉系无定形粉末，Starch RX含5游离态直链淀粉，15游离态支链淀粉和80非游离态淀粉，也可能含有处理过程中添加的少量表面活性剂等。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,预胶化淀粉与淀粉相比：预胶化淀粉弹性较小，与水亲和性好，容易在水中分散；压缩性能、干燥粘合性、流动性和润滑性良好；溶胀迅速；适合用作片剂和胶囊剂的填充剂和崩解剂。（4）水解糊精（淀粉水解过程的中间产物）制法：干燥状态下将淀粉水解与无机酸共热根据遇碘-碘化钾溶液产生的颜色不同，分为蓝糊精、红糊精、无色糊精,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（5）酶解环糊精 直链淀粉在酶作用下生成的环状低聚物，通常含有6-12个葡萄糖单元，其中6、7、8个葡萄糖单元研究最多、意义重大，分别称为alpha-、beta-和gama-环糊精。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,环糊精结构特点 圆筒状；外缘亲水、内腔疏水，即具有极性的外侧和非极性的内侧；有手性。 其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子的包合物及分子组装体系。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别，其结果是形成主客体包络物(Host-Guest Complex)。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,- 环糊精在中药制剂中的应用：1.在中药制剂中，主要用于包合挥发油，防止中药挥发油在生产和贮藏过程中挥发、升华或氧化变质。2.增加药物溶解度，提高制剂的生物利用度，减少服药剂量。3.掩盖药物具有的不良臭味、苦涩味，甚至刺激性。4.-环糊精与药物包合可以达到药物贮存的作用，控制药物释放，达到靶向或控释给药的目的。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,3.淀粉及聚集态结构变化的淀粉在药物制剂中的应用（1）淀粉崩解剂:淀粉直链分散于支链网孔中，支链遇水膨胀，直链脱离，促进淀粉崩解；非均相结构（晶区及无定形区）受力不平衡性；毛细吸水作用、本身吸水膨胀作用。但仅适用于不溶或微溶性药物的片剂,多糖类天然药用高分子及其衍生物,作为稀释剂，可压缩性差，难以成型，需加适量糖粉或糊精混合增加黏性和硬度。吸水辅料：制备中药干浸膏成分的中药制剂，解决稠膏干燥问题。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（2）预胶化淀粉与天然淀粉和微晶纤维素相比，它具有以下特点：流动性好，并有黏合作用，可增加片剂硬度，减少脆碎度可压性好，弹性复原率小，适用于全粉末压片；具良好润滑作用，减少片剂从膜圈顶出的力量；良好的崩解性质。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,用途： 预胶化淀粉具有溶胀、变形复原作用黏合性、可压性、促进崩解和溶出；崩解作用不受崩解液pH影响； 改善药物溶出作用，有利于生物利用度的提高； 改善成粒性能，加水后适度黏着，适于流化床制粒，高速搅拌制粒，并有利于均匀粒度，成粒容易。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（3）糊精片剂胶囊剂-稀释剂片剂黏合剂释放性能差，干扰主药含量测定口服液体制剂或混悬剂增粘剂环糊精稳定缓释，提高溶解度，掩盖异味的作用；增加反应的立体选择性与区域选择性被用于有机合成中,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(二)淀粉衍生物氧化淀粉-用次氯酸盐或过氧化氢等氧化剂使淀粉氧化。交联淀粉-淀粉与具有两个或多个官能团的化学试剂如环氧氯丙烷和甲醛等交联剂作用，使不同淀粉分子的羟基间联结在一起.淀粉酯-乙酸酯、高级脂肪酸酯、硫酸酯、硝酸酯等。淀粉醚-羟丙基淀粉和羧甲基淀粉等。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,1.羧甲基淀粉钠(CMS-Na) 广泛应用的崩解剂，系淀粉的羧甲基醚。 水性羧甲基的存在，使淀粉分子内及分子间氢键减弱，结晶性减小，轻微的交联结构降低了它的水溶性，从而在水中易分散并具溶胀性。吸水后体积可增加300倍。目前国内外均有商品出售。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,羧甲基淀粉钠(CMS-Na)的制备,多糖类天然药用高分子及其衍生物,2.羟乙基淀粉(HES) 淀粉与环氧乙烷在碱催化条件下反应制得。 糊液黏度稳定；透明性好，黏力强；醚键的化学稳定性好 用作冷冻时血红细胞的保护剂；与二甲基亚砜复配作为骨髓的良好冷冻保护剂,多糖类天然药用高分子及其衍生物,3.交联淀粉（1）冷冻稳定性和冻融稳定性交联化学键（2）膜强度提高，膨胀度热水溶解度降低交联度（3）耐酸碱和剪切力食品工业增稠剂,多糖类天然药用高分子及其衍生物,二、纤维素及其衍生物 纤维素是杆物细胞壁的主要成分，构成杆物组织的基础。棉花含90%以上，亚麻含80%，木材的细胞含50%，其他竹子、芦苇、稻草、野草等都含有大量的纤维素。 特性：固体纤维状物质，不溶于水，不溶于有机溶剂，加热分解，不熔化。糖苷键对酸不稳定，对碱比较稳定。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,1.纤维素的结构与性质 结构单元是D-吡喃葡萄糖基，相互间以-1,4-苷键连接，分子式为(C6H10O5)n，聚合度几百至一万。 线性、长链、半刚性高分子；聚合度高，结晶度高；形成氢键。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,纤维素与淀粉的单体结构差别,多糖类天然药用高分子及其衍生物,纤维素性质(1) 化学反应性：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缔合氢键，也可以与其他分子形成氢键。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。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(3) 吸湿与解吸：游离羟基易与极性水分子形成氢键缔合，产生吸湿作用。 吸水量与无定型区所占比例成正比。(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。离子半径越小，水化度越大，溶胀能力越强；温度降低，浓度升高，溶胀作用增加。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(5) 降解热降解：受热时或发生水解或氧化降解。20150 ，只进行纤维素的解吸；150240 ，产生葡萄糖基脱水；240400 ，断裂纤维素分子中的苷键和C-C键；400时，芳构化和石墨化。机械降解：聚合度下降，同时结晶度下降。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(6) 水解性：酸性条件下易水解，碱性条件下一般较稳定。、酸水解浓酸或高温原因：分子构象分子内氢键封闭苷键,多糖类天然药用高分子及其衍生物,、碱水解高温才水解,（一）粉状纤维素(Powdered Cellulose)（1）来源与制法,多糖类天然药用高分子及其衍生物,包括纤维素与半纤维素，聚合度约500。,（2）性质 白色、无臭、无味粉末，具有纤维素的通性，不溶于水、稀酸及大多数有机溶剂，微溶于NaOH溶液。平衡吸湿量大都在10%以下，流动性较差，具有一定可压性。（3）应用 填充剂，利于药物压片成型,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（二）微晶纤维素(Microcrystalline Cellulose) （1）来源与制法,多糖类天然药用高分子及其衍生物,胶态微晶纤维素：纤维素+亲水性分散剂,（2）性质白色、无臭、无味，多孔、易流动粉末，不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂。聚合度约220，结晶度高。可压性：具有高度变形性，极具可压性。吸附性：为多孔性微细粉末，可以吸附其他物质如水、油和药物等。比表面积随无定形区比例的增大而增大。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,分散性：微晶纤维素在水中经匀质器作用，易于分散生成奶油般的凝胶体。胶态微晶纤维素因含有亲水性分散剂，在水中能形成稳定的悬浮液，呈不透明的“奶油”或凝胶状。反应性能：在稀碱液中少部分溶解，大部分膨化，表现出较高的反应性能。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（3）纤维素及物理改性纤维素的应用赋形剂：能牢固地吸附药物及其他物料，并起球化作用，不无需造粒，可直接压片。崩解剂：既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩解。稳定剂：在水中能形成稳定分散体。药物制剂的缓释材料：药物纤维素多孔结构分子间氢键或被包含干燥成型体液润胀氢键破坏药物释放,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（三）纤维素衍生物药用纤维素衍生物的化学类别 酯类（3/4）、醚类（1/4）、醚酯类化学结构类型与应用性质 1、取代基团的性质 体积大小；极性 2、被取代羟基的比例 3、重复单元中及聚合物链中取代基的均匀度 4、侧链平均长度及衍生物的分子量分布,多糖类天然药用高分子及其衍生物,取代度(DS)：每个葡萄糖单元中被取代羟基数的平均值。反应度(DR)或摩尔取代度(MS)：平均每个葡萄糖单元与环氧烃反应的摩尔数。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,1.醋酸纤维素(Cellulose Acetate) 纤维素部分乙酰化，CHCO-含量30-45，.53.0个羟基被乙酰化每结构单元。规整性降低，耐热性提高，不易燃烧，吸湿性变小，电绝缘性提高。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,醋酸纤维素制备,多糖类天然药用高分子及其衍生物,醋酸纤维素性质溶解性：不溶于水，可溶于某些有机溶剂，吸湿性小。水的渗透性及在有机溶剂中的溶解性随取代度增加而减小。安全性：无生物活性，有生物相容性。其它：在生物pH范围内稳定，无配伍禁忌。耐热性提高，不易燃烧，电绝缘性提高。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,醋酸纤维素应用二醋酸纤维素：缓释和控释包衣材料av=50000 成膜性好乙基纤维素薄膜具半渗透性，可阻止溶液中水分子以外的物质的渗透，是制备渗透泵片剂包衣的主要材料三醋酸纤维素：经皮给药系统中微孔骨架(膜)材料或微孔膜材料；透皮吸收制剂的载体优良性能：生物相容性皮肤不致敏肾渗析膜；与全部医用辅料配伍；可用辐射线或环氧乙烷灭菌国外：肠溶包衣材料CA水分散体,多糖类天然药用高分子及其衍生物,2.纤维醋法酯(Cellulose Acetate Phthalate)部分乙酰化的醋酸纤维与苯二甲酸酐缩合制得，含乙酰基17-26%,含酞酰基（C8H5O3）30-36%。取代度约为1的醋酸纤维素，在稀释剂吡啶中同酞酸酐酯化而成的半酯。性质 (1)溶解性：白色易流动有潮解性的粉末，不溶于酸性水溶液，而可以在pH6.0以上的缓冲液中溶解，溶于丙酮及与乙醇或甲醇的混合溶剂系统。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(2)稳定性：吸湿性不大，但高温高湿易水解。(3)安全性：口服毒性低，体内不代谢，对耳、粘膜及呼吸道有刺激性。CAP具有急性化学腐蚀作用，严重者可造成栓塞后动脉瘤模型的破裂。(4)具有抗HIV活性和抗疱疹病毒作用。应用：肠溶包衣材料(制成水分散体)、缓释材料。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,3.羧甲基纤维素钠(Carboxymethylcellulose Sodium)、交联CMCNa、CMCCa 阴离子型纤维素醚类，白色纤维状或颗粒状粉末，无臭、无味，羧甲基取代度0.6-0.8，相对分子量为9104-7105。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,性质(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，药剂中应用较多的是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。H10粘度急剧下降，H2，沉淀出现。取代度0.8，耐酸和耐盐性好。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（3)分散度：粒度对分散性和溶解性有影响 交联CMCNa：不溶于水，粉末流动性好。良好吸水溶胀性，有助于片剂中药物溶出和崩解。CMCCa：取代度与CMCNa相近，但分子量低，不溶于水，易吸水膨化。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用CMCNa：助悬剂、稳定剂、增稠剂、粘合剂、崩解剂、缓释材料、薄膜包衣材料。皮下或肌肉注射混悬剂的助悬剂，但不宜静脉注射。膨胀性通便药，粘膜溃疡保护剂。也用做纺织浆料、造纸增强剂和油田钻井泥浆处理剂羧甲基纤维素是惰性粘合剂和增稠剂，用于调节和改善很多食品(果冻、糊馅、可涂抹的干酪、色拉调味汁、饼馅、糖霜)的质地。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,交联CMCNa：良好崩解剂CMCCa：由于CMCNa口服易成糊状，且作为崩解剂型性能不好。可作为助悬剂、增稠剂、丸剂和片剂的崩解剂、粘合剂、分散剂使用；也适用于限制钠盐摄取的患者使用。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,4.甲基纤维素(Methyl Cellulose),多糖类天然药用高分子及其衍生物,R=-H或-CH3,性质(1)含甲氧基27.5-31.5%，取代度1.5-2.2，聚合度50-1500。(2)白色至黄白色粉末或颗粒，相对密度1.26-1.31，熔点280-300。(3)溶解性：不溶于热水、饱和盐溶液、醇、醚、丙酮、甲苯、氯仿；溶于冰醋酸或等量混和的醇和氯仿中。冷水中的溶解度与取代度有关，取代度为2时最易溶。微有吸湿性。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(4)粘度：温度升高，初始粘度下降，再加热反易胶化；取代度增加，胶化温度降低。(5)稳定性：室温时，pH在2-12间稳定；易霉变，常用热压灭菌法灭菌，与常用的防腐剂有配伍禁忌。(6)安全性：安全、无毒，可供口服，不宜静脉注射。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用粘合剂：低或中等粘度级较好，可用其溶液或作为粉末加入均可，用于改进崩解溶出速率。凝胶剂：增稠凝胶及霜剂宜选高粘度级。悬浮剂及增稠剂：常用以延迟悬浮液沉降及增加药物接触时间。片剂包衣:可应用高置换低粘度级作薄膜包衣，亦用于包糖衣前包于核外作隔离层。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,崩解剂：高粘度级的作为崩解剂。乳化剂：因溶液的表面张力很低，宜选低粘度级的，一般浓度为l5。滴眼剂：宜选高粘度的。亦可作无形镜片的润湿剂及浸渍液。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,5.乙基纤维素(Ethyl Cellulose),多糖类天然药用高分子及其衍生物,R=-H或-CH2CH3,性质(1)一般物性：白色或黄白色粉末及颗粒，无臭、无味。(2)溶解性：不溶于水、胃肠液、甘油和丙二醇。 乙氧基含量46.5%，易溶于乙醇、氯仿、乙酸乙酯、甲醇、甲苯等。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(3)稳定性：耐碱、耐盐，短时间内耐稀酸，高温及日照下易氧化降解。应用 一种理想的水不溶性载体材料，适宜作为对水敏感的药物骨架、水不溶性载体、片剂的粘合剂、薄膜材料、微囊囊材和缓释包衣材料等。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,以甲基纤维素与乙基纤维素的混合溶液将阿司匹林颗粒包衣。口服后遇消化液，甲基纤维素即从膜上溶出，使膜形成微孔，膜内药物便可从此通道内向外扩散。膜上剩下的乙基纤维素微孔膜为屏障，可限制药物扩散的数量及速度，药物在体内的吸收速率与体外溶出速率呈良好的相关性。,例：阿司匹林,多糖类天然药用高分子及其衍生物,6.羟乙基纤维素(Hydroxyethyl Cellulose),性质(1)溶解性：全溶于冷水、热水、弱酸、弱碱、强酸、强碱，不溶于大部分有机溶剂(可溶于二甲基亚砜、二甲基甲酰胺)，在二醇类极性有机溶剂中能膨化或部分溶解。,(2)相溶性：在溶液中与多数水溶性树脂及无机盐溶液可混用形成清澈、均匀、高粘度溶液。(3)粘度：粘度随浓度增加而很快增加，随温度增加会下降。冷却至原来温度，溶液又恢复原来的粘度。pH为2-12时稳定，否则，粘度会下降。(4)成膜性：溶液能制成无色、透明的膜。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用 眼科制剂、耳科及局部外用的辅料。 作为药物和食品的粘结剂、成膜剂、增稠剂、悬浮剂和稳定剂，对药物有微粒包封作用，从而使药粒起缓释作用。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,提高黏度，保持乳液稳定性,含泪膜主要成份羟乙基纤维素，增加粘附，呵护角膜,多糖类天然药用高分子及其衍生物,7.羟丙基纤维素和低取代羟丙基纤维素(HPC，L-HPC),HPC羟丙基含量为53.477.8%，L-HPC含量为516%,性质(1)溶解性：HPC可溶于甲醇、乙醇、丙二醇、异丙醇、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺，高粘度型号溶解性较差。(2)热致凝胶性：易溶于38以下水中，加热胶化，在40-45时形成絮状膨化物，放冷可复原。(3)粘度：与聚合度、浓度有关,多糖类天然药用高分子及其衍生物,(4)稳定性：有潮解性，但粉末很稳定。水溶液易受化学(低pH)、生物及光降解而致粘度降低。不宜与高浓度溶质配伍，因溶质夺取溶剂中的水分产生沉淀。(5)L-HPC突出特点：在水和有机溶剂中不溶，但在水中可溶胀，溶胀性随取代基的增加而提高；有很大的表面积和孔隙度，可加速吸湿速度，增加溶胀性。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用 粘合剂、成粒剂、薄膜包衣材料， 还可作为微囊包封的膜材、胃内滞留片的骨架材料和辅料、混悬剂的增稠剂和保护胶体，也常用于透皮贴剂。 L-HPC：缓释片剂骨架、崩解剂等。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,8.羟丙甲纤维素(HPMC)是纤维素的部分甲基和部分聚羟丙基醚,甲基取代度为1.0-2.0,羟丙基平均取代摩尔数为0.1-0.34,性质（1）溶解性：是一种经环氧丙烷改性的甲基纤维素。冷水溶解、热水不溶，具热致凝胶性。能溶于甲醇和乙醇溶液、氯代烃、丙酮等，它在有机溶剂中的溶解性优于水溶性。有一定吸湿性。（2）黏度：温度升高，黏度开始下降，但至一定温度时则黏度突然上升而发生凝胶化。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,（3）相容性：水溶液对一般盐类如氯化物、溴化物、磷酸盐、硝酸盐等稳定；可与水溶性高分子化合物混用，而成为均匀透明的黏度更高的溶液。（4）稳定性：在pH值2-12范围内不受影响；醚化取代度增加，抗酶侵蚀能力增强。（5）具有良好的成膜性。将它的水溶液或有机溶液，涂于玻璃板上，经干燥后即成为无色、透明而坚韧的薄膜。（6）吸湿性,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用除具有其他纤维素醚类的增稠、分散、乳化、粘合、成膜、保持水分和提供保护胶体作用外，在有机溶剂中的溶解性较其他纤维素醚优越。用作基质、黏合剂、骨架材料、制孔道剂、成膜材料或包衣材料等，缓释制剂，眼用制剂。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,9.羟丙甲纤维素酞酸酯（HPMCP)制法羟丙基甲纤维与酞酸在冰醋酸中，以无水醋酸钠为催化剂酯化而得。性质形状：米黄色或白色的片状物或颗粒溶解性：不溶于水和酸性溶液稳定性：化学与物理性质稳定膜透过性,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用 HPMCP是性能优良的新型包衣材料。因其无味，不溶于唾液，故可用作薄膜包衣以掩盖片剂或颗粒的异味。 它不溶于胃液，但能在小肠上端快速膨化溶解，故是肠溶衣的良好材料。也可用于制备缓释药物的颗粒。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,10.醋酸羟丙基甲基纤维素琥珀酸酯（HPMCAS)应用 作片剂肠溶包衣材料、缓释性包衣材料和薄膜包衣材料。 特殊优点是在小肠上部的溶解性好，对于增加药物的小肠吸收比现行的一些肠溶材料理想。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,三、阿拉伯胶（gum arabic）1.化学组成,多糖类天然药用高分子及其衍生物,2.结构,GAGP,重复结构单元：10-12个氨基酸残基形成的主链；40个单糖基构成的侧链藤枝编花模型、绳状结构,多糖类天然药用高分子及其衍生物,3.性质分子量 210530105形状 天然：泪珠状圆球颗粒 透明 琥珀色精致胶粉：粉状或片状 白色 溶解度 多糖化合物溶解度之首黏度 分子链上羧基的解离程度影响黏度,多糖类天然药用高分子及其衍生物,流变性 以下 40 以上 牛顿流体 假塑性流体,多糖类天然药用高分子及其衍生物,热稳定性：长时间高温加热引起降解，乳化性能下降。兼容性：能与大部分天然胶和淀粉相互兼容； 低pH值下能与明胶形成聚凝软胶。来源与制备豆科的金合欢树属的树干创伤分泌物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,药用1.粘合剂 常与淀粉浆混用2.乳化剂 常与西黄蓍胶15：1配用3.微囊材料 天然水溶性4.赋形剂5.披覆及造粒6.助悬稳定剂、胶囊稳定剂、增稠剂、缓释剂和保护胶体,多糖类天然药用高分子及其衍生物,四、甲壳素、壳聚糖及其衍生物1.结构甲壳素(chitin) 壳聚糖(chitosan，CS)几丁质、甲壳质、壳多糖 脱乙酰几丁质、甲壳胺、 黏性甲壳素分子量1*106-2*106 3*105-6*105,由2-乙酰葡萄糖胺以-1，4-苷键连接而成的线形氨基多糖,葡萄糖胺相互以-1，4-苷键连接而成的多聚线形碱性多糖,多糖类天然药用高分子及其衍生物,2.制备提取甲壳素(几丁质)的工艺：首先用稀的氢氧化钠液除去蛋白质，然后，用盐酸除去钙盐，剩下的就是几丁质。制备壳聚糖方法：,多糖类天然药用高分子及其衍生物,3.性质,特：壳聚糖游离氨基的临位羟基有螯合二价金属离子作用,多糖类天然药用高分子及其衍生物,4.生物降解性,多糖类天然药用高分子及其衍生物,5.生物活性抗菌、杀菌作用：甲壳素；壳聚糖抗肿瘤作用：甲壳素促进组织修复及止血：甲壳素增强免疫力：壳聚糖中和胃酸、抗溃疡、降低肾病患者血清胆固醇、尿素及肌酸水平：甲壳素；壳聚糖降脂和降胆固醇：甲壳素；壳聚糖,多糖类天然药用高分子及其衍生物,6.甲壳素/壳聚糖及其衍生物的应用缓释制剂辅料甲壳素：多孔海绵状性质可做缓释剂的载体壳聚糖：遇酸膨胀成凝胶，包裹药物，阻止释放控释制剂辅料崩解剂、赋形剂、黏合剂载体骨架材料（最常见应用领域）,多糖类天然药用高分子及其衍生物,膜材料 壳聚糖作为包衣材料可使脂质体或微粒具有一定的黏膜黏特性，同时保护药物免受霉降解。 甘油可增加膜的韧性；明胶增加膜的强度和光泽。壳聚糖及其衍生物作为基因载体 壳聚糖带有的阳离子可和DNA的阴离子有效结合，保护其免受核酸酶的降解,多糖类天然药用高分子及其衍生物,絮凝剂、澄清剂 甲壳素分子中的氨基带有正电荷，可使带有负性悬浮颗粒反应后凝聚。 甲壳素也可与药液中的蛋白质、果胶等发生分子间吸附架桥作用和对荷负电荷物质的中和作用来去除颗粒较大，具有沉淀趋势的悬浮颗粒。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,五、透明质酸（hyaluronic，HA） 透明质酸又名玻璃酸，由1，4-D-葡萄糖醛酸-1，3-D-N-乙酰葡萄糖胺的双糖重复单位联结构成的一种线性酸性黏多糖。 双糖单位数300-11000对；平均分子量5105-8105。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,性质白色、无臭、无味、无定性粉末，有强吸湿性，不溶于有机试剂，溶于水。较高黏性。黏度影响因素：pH值；透明质酸酶；半胱氨酸、维生素C等还原性物质；紫外线对人类及动物无抗原维持组织结构和体液平衡功能,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,多糖类天然药用高分子及其衍生物,来源与制备 HA普遍存在于动物和人体内，如皮肤、肌肉、软骨、脐带、人血清、关节滑液、脑、鸡冠、眼玻璃体、鸡胚、动脉和静脉壁等。 可通过动物组织提取或发酵法制取。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,应用1.用于创伤、烧伤治疗 作为构成细胞外基质和细胞间基质的主要成分，HA对创伤愈合有多种促进作用：与血浆纤维蛋白组成的凝块在伤口愈合过程中发挥构造功能；通过促进粒细胞的吞噬活性调节炎症反应；局部降解产生的低分子量HA促进血管生成；调控胶原的合成。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,2.用于眼科治疗 1960年首次成功应用于视网膜剥离手术 。外用1透明质酸钠(sodium hyaluronate，简称SH) ：注入前房后，可加深前房，维持前房一定空间深度，其滑黏性有利于异物取出和人工晶体植入等；SH可作为滑润剂润湿眼球表面，防止上皮干燥，常用于治疗干燥性角结膜炎(干眼病)等 。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,3.用于骨科、外科治疗 HA作为关节滑液和软骨基质的主要成分，在关节腔内起润滑作用，可以减少组织间的摩擦、改善组织的炎症反应、促进关节软骨的愈合与再生、缓解疼痛、增加关节活动度等；SH在外科可填充因外伤或手术所致的组织缺损，也可预防腹部手术的黏连 ；SH有良好的透皮吸收功能，用于软组织损伤和关节炎止痛，对类风湿性关节炎及骨性关节炎效果显著；手术中使用HA还可以起到防止深处结痂的作用 。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,4.作为诱导靶向给药载体 5.作为皮肤制剂的缓释制剂6.其他 HA能调节蛋白质、水、电解质在皮肤中的扩散和转运，促进伤口愈合，所以它在化妆美容用品中得到了广泛的应用。 另外，日本研制了一种含HA的鼻鼾阻止剂，可有效地防止鼻鼾。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,六、海藻酸钠及其盐 海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，由聚-1，4-甘露糖醛酸与聚-1，4-L-古洛糖醛酸结合成的线形高聚物。 分子式为(C6H7O6Na)n,相对分子量在32000200000 左右。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,性质：无臭、无味、白色至淡黄色粉末；不溶于有机溶剂和酸类，能缓慢溶于水形成粘稠液体；具成膜性，膜透明且坚韧；与蛋白质、明胶、淀粉相容性好，与大多数多价阳离子反应会交联；古洛糖醛酸含量越高，聚合度越大则凝胶硬度越大；具备良好的生物相容性；易染菌。,多糖类天然药用高分子及其衍生物,来源与制备 海带、海藻和巨藻是主要原料。应用 可减缓脂肪糖和胆盐的吸收，具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。 在肠道中能抑制有害金属如锶、镉、铅等在体内的积累。 可作为支架材料。,例：紫杉醇和海藻酸钠,例：紫杉醇和海藻酸钠,返回,蛋白质类天然药用高分子及衍生物,一、胶原（collagen） 胶原是细胞外最重要的水不溶性纤维蛋白, 是构成细胞外基质的骨架。胶原在细胞外基质中形成半晶体的纤维,给细胞提供抗张力和弹性,并在细胞的迁移和发育中起作用。 含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，其中维持人体生长所必需的氨基酸有7种。营养十分丰富。,蛋白质类天然药用高分子及衍生物,结构 由3条a链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型，3条左手螺旋链叉相互缠绕成右手螺旋结构即超螺旋结构。独特的三重螺旋结构，使其分子结构非常稳定，并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。长约280nm，相对分子量1.31063106。,蛋白质类天然药用高分子及衍生物,胶原蛋白的基本结构单位是原胶原(tropocollagen),原胶原肽链的一级结构具有(Gly-x-y)n重复序列, 其中x常为脯氨酸(Pro), y常为羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸(Hylys)。,蛋白质类天然药用高分子及衍生物,来源与制备 主要以动物组织如猪皮、牛皮、猪和牛的跟腱、鱼鳞、鱼皮、禽爪、蜗牛等为提取原料。,猪皮胶原纤维的编织结构,蛋白质类天然药用高分子及衍生物,在