高分子材料在医药中的应用.doc

高分子材料在医药中的应用何显东等高分子材料在医药中的应用高分子材料在医药中的应用何显东,李文涛(包装工程编辑部,重庆400039)【摘要较为详钿地论述了高分千材料在药用辅料,药荆包裘,医药,医疗仪器中的应用现收,展望了新医用高分子材料对医药高新技术发展的推动.关键词:高分子材料:医药行业;药用辅料;药剂包装;生物制药;高分子控释膜中图分类号:TQ31;TQ32;TQ33;R94;R97;R954文献标识码:A文章编号:100135632001)060001一Q3ApplicationofHighMolecularMaterialsinMedicineHEXian一咖,培.L1Wen一m(PackagingEngineeringEditorialOffice,Chongqing400039,China)Abstract:Applciationofhighmolecularmaterialsinmedicinalauxiliarymaterials,medieanaentpacking,medcialtreatmentandmedicalequipmentisdiscussedindetail,anddevelopmentofadvancedmedicineteclmolngypromotedbynewmedicalhighmolecularmaterialsisforecasted.Keywords:Highmolecular;Medicineprofession;Medicalauxiliarymaterials:Medicaarempacking;Biologicalpharmacy;Highmolecularcontrolfilm改革开放以来,医药行业取得了长足发展,医药产业从小到大,从少到多,从落后到较先进,经历了不平坦的发展过程.到I999年底,我国医药行业有从业人员164万人,固定资产原值l105亿元,流动资产1782亿元;医药生产企业6391家,可生产化学原料药1300多种,总量40万吨,各种制剂品种,规格4000多种,中成药产量近33.7万吨,中成药品种规格近8O00种,各种医疗器械11000多种;有医药商业批发企业近16000多家,医药零售企业6万余家;医药产品的进出口额过56亿元,其中出口34亿元.目前,我国的化学原料药产量已居世界第二位.目前,我国药品消费水平还很低,1998年全国药品(包括中西成药)消费总额在1000亿元左右,人均药品消费约80元左右,其中,城镇人均用药234.35元,农村人均9.49元,按全国现行人均用药水平8O元计算,今后全国用药总额将达1030亿元.由于人口增长,2005年将比今年药品消费净增8O亿元,“十五”期间,我国国民生活水平将可能提高,经预测,城镇居民2005年人均药品消费将增长47%,消费总额约增长66O亿元,2605年农村药品消费水平将比”九五”期末增长100%,消费总额增长将达约I1O亿元.2005年全国药品的消费总额将达I800亿元.其中,医药包装占销售额的3%I8%,保守估计将达到590亿元左右.药品消费的增长,给全国医药行业提供了广阔的发展前景.在医药领域中,高分子材料应用相当广泛,药用辅料,药剂包装,医疗材料,医疗仪器等各方面都大量使用高分子材料,其应用研究以及新材料的研发,将有力的推动我国医药事业的发展,市场潜力与利润空间也非常巨大,对高分子材料在医药中的应用研究是值得我们极为关注的问题.本文将对高分子材料在医药中的应用的现状和发展作较为全面的介绍.l目前高分子材料在药剂包装中的应用I.I应用于药用辅料的高分子材料高分子材料作为药用辅料是药物制剂的一个重收稿日期:20014)9.18作者简介:何显东(1967一),男,四川绵阳人,工学博士,主要从事高分子材料的研发与应用研究.包装工程PACKAGINGGIcVo1.22.62001要组成部分.目前,在药物制剂中,主要以纤维素,动物蛋白,水溶性高分子用作胶囊材料,微球,脂质体载体材料,缓释,控释材料,前体芍物体材料,固体分散物体材料等.(1)片剂的薄膜衣材料.目前,我国一年约生产3OO0多亿片片剂与控释胶囊剂,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片,而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我国的片剂常l造水平与国际先进水平有很大的差距.国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素,羟丙纤维素,丙烯酸树脂,聚乙烯吡咯烷酮,醋酸纤维素,邻苯二甲酸醋酸纤维素,羟甲基纤维素钠,微晶纤维素,羟甲基淀粉钠等.(2)胶囊剂的空胶囊材.主要采用动物明胶,植物明胶与植物纤维素,聚乙烯醇,甲基纤维素,聚乙烯丙二醇共聚物等.(3)硬膏剂.主要采用顺丁戊二烯混合物作基质的硬膏,凡士淋皮肤外用软膏药.应用于药物的微囊包装中几种微胶囊的壁材组成与代谢酶分类见表1所示.表1几种微腔囊的壁材组成与代谢酶分类种类微胶囊壁材L天冬酰胺酶聚酰胺,硝酸纤维素羧酸肝酶硝酸纤维素过氧化氢酸硝酸纤维素,聚苯乙烯,有机硅树脂脂肪酶乙基纤维素,聚苯乙烯,有机硅树脂胰蛋白酶硝酸纤维素,聚酰胺屎酸氧化酶硝酸纤维素聚酰胺尿素酶乙基纤维素,聚酰聚苯乙烯,有机硅树脂1.2在药剂包装中的应用用于药剂包装的瓶,罐,桶,管,袋,常使用塑料,大多为聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯,聚酰胺,聚碳酸酯,多聚丙烯等制成各种大小的容器,用于包装散剂,片剂,胶囊剂,软膏剂等.塑料薄膜用于药剂的软包装,在国际上,这方面发展很快.软包装的形式多种多样,有单层膜,例如;聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚酯(PE1),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT),尼龙(PA),维尼纶(PVOH),聚苯乙烯(Ps),聚偏二氯乙烯(PVDC),聚碳酸酯(Pc)薄膜等;还有由二层或三层以上同类材料或不同类2材料的薄膜贴合在一起制成复合膜:基本结构是以纸,铝箔,玻璃纸,尼龙,聚酯,拉伸聚丙烯等非热塑性材料为外层,以未拉伸聚丙烯,聚乙烯,乙烯聚乙烯醇,乙烯丙烯酸共聚物,聚偏二氯乙烯等热塑性材料作内层.在药剂包装中,玻璃和塑料瓶将逐渐被塑料膜包装所替代.塑料膜包装,既能做成多剂量包装,又能做成单剂量包装,如片剂,胶囊剂的真空吸塑性带状包装(PTP包装)等.医院塑料软包装输液袋,主要由PVC,PU塑料制成.生产过程从加料,制膜,印刷,灌装,封口一次完成,生产工艺实行自动化操作,生产安全且成本低廉,是输液包装容器的发展方向.在欧洲,热塑料软包装输液已占总输液量的43%,美国,日本,韩国铝塑软包装输液袋使用也很普遍.在我国,医院PVC塑料软包装输液袋发展亦很快,成了玻璃瓶装输液的替代产品.目前的主要问题是,必须进一步提高PVC袋的质量,解决制膜,灌装,热合,消毒灭菌,储存等问题.而热塑性聚酰胺(TPU)和热塑性聚乙烯(TPE)在这方面应用前景十分看好.塑料薄膜还应用于药品纸匣的包装,常用的有收缩薄膜,再生纤维膜,聚丙烯拉伸薄膜,拉伸缠绕膜等.1.3高分子材料在医疗中的应用在医疗中应用最广泛的是医用塑料材料和医用橡胶制品.1.3.1医用塑料材料在生命科学中用于临床的医用塑料材料可分为三大类:制作人工脏器的材料,修复人体缺陷的材料,制作医疗器械的材料.制作人工脏器的材料,直接植入体内,是永久性起替代作用的人工脏器或部位.主要有人工血管,人工心脏瓣膜,人工食道,人工气管,人工胆管,人工尿道等.此外,还有在手术过程中暂时代替使用的人工肾脏,人工心脏,人工肺,人工肝脏等等.修复人体某部分缺陷的塑料材料,主要有人工皮肤,人工骨,人工关节,人工乳房,人工耳朵,人工鼻,假肢,角膜接触眼镜等.用作医疗器械的塑料材料,主要有医用输液瓶,输血袋,腹膜透析液袋,血袋.一次医疗用品,如注射器,输液器,静脉插管,血液导管,试验用试管,吸液管.病人用的杯,盆,壶;手术室用的衣服,帽子,鞋;诊疗用具,如洗眼器,耳镜,绷带等.何显东等高分子材料在医药中的应用1.3.2医用橡胶制品医用橡胶制品有医用橡胶瓶塞和垫,医用橡胶管以及其他医用橡胶制品三大类.用于医疗和药剂密封包装橡胶塞,具有一定的弹性,用针穿刺后仍能保持原有的封闭性和气密性.主要包括抗生素瓶塞,眼药水瓶塞,血浆瓶塞,上药反口塞,油剂抗生素瓶塞,疫苗瓶塞,透明胶塞,盐水瓶塞,大螺丝塞,气雾剂密封垫圈,圆形医用气垫,产科马蹄形气垫等产品.医用橡胶管有体内,体外二类.体外用的,如血压计管;体内用的橡胶管又统称导管,有空气导管,双气囊三腔管,单气囊双腔肠导管,肛门管,/lJL,胃氧管,十二指肠导管,导尿管,输氧管,鼻饲管,气管导管,胆囊引流管,子宫造型导管,腹膜透析管等等.其他医用橡胶制品主要有医用囊,袋,球,器等.例如麻醉机用呼吸囊,医用储气袋,人工肛门袋,血压机袋,男用尿袋,洗疮球,梨形球,洗耳球,食道细胞采集器,哮喘喷雾器,胎儿吸出器,洗胃器,灌肠器,吸奶器,阴道洗涤器以及脑脊液贮存器,脑积水引流装置等产品.1.4高分子材料在医疗仪器中的应用随着家用电子医疗仪器的发展,塑料在家用仪器中的应用范围迅速扩大.我国医疗制度的改革使”小病去药店,大病上医院”成为时尚,在小包装的非处方药市场得到很快发展的同时,一大批便携式的家用电子医用检查仪器和治疗仪器得到了迅速的发展.例如电子体温计,电子血压计,电子计步器等检查测量仪器,低频治疗仪,微波治疗仪,电磁治疗仪,按摩带器等.由于塑料的独特优点:质轻,绝缘,易于加工成型,外观漂亮,能够大批量制造,且价格较便宜,因此被广泛用于制造家用电子医疗仪器的壳体及零件.2新医用高分子材料对新医药技术的发展“十五”期间我国医药行业发展的方向是:”加快由医药大国向医药强国的目标迈进.着眼于技术创新和技术改造,应用现代高新技术改造传统医药产业,大力开发高新技术医药新产品.坚持走大医药的发展道路,坚持中西药并重,药品与医疗器械,制药设备,药用包装材料及中药中间体协调发展的方针,探索中药现代化发展道路.将进一步加大医药科技投凡,发展生物技术与生物制药工业以及中成药产品.”在这个大前提下,由于高分子材料对医药行业所作出特殊贡献,新型医用高分子材料的开发应用对于新兴医药技术的发展来说,就显得尤为重要,就我国目前的情况而言,高分子材料在生物制药工业,药用膜控释制剂和中药的现代化中的应用研究将是今后的发展重点.2.1在生物制药工业中的应用生命科学,信息技术和新材料是二十一人类的新兴产业.生命科学对利用生物学技术药物或称生物药物治疗癌症,艾滋病,冠心病,多发性硬化症,贫血,发育不良,糖尿病,心力衰竭,血友病,囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病的研究会更加深入.目前已有35种重要治疗药物上市,年销售额已超过7O亿美元,全球已有200O多家生物技术制药公司,生物技术与生物制药企业的发展日益全球化.生物技术药物初始材料的细胞及其组成分子,重点是应用DAN重组技术生产的生长因子,多肽,酶,激素,疫苗,细胞,及单克隆抗体等.目前,世界热门研究课题是利用缓释生物技术药物,发展缓释生物技术药物体现在利用合成高分子材料与自然界已存在的多肽,蛋白质结核形成共轭或共聚物,形成高分子载体药物(如:肠溶性与胃溶性缓释包衣,激素类粘贴型药物,长效微胶囊口服避孕药,PH敏感给药,热敏给药,生化响应给药等);开发与高分子链连接的低分子药物(如:与固相酶及固相激素结合,与离子交换树脂作用形成离子交换剂,具有高分子链的合成药物等);应用具有药理作用的高分子(如:聚赖氨酸,聚乙烯基氨,内毒素,氧化淀粉,聚丙烯酰胺,合成肝素,葡聚糖硫酸钠,聚乙烯硫酸钠,聚已烷二甲胺基丙基溴,聚马来酸酐等)特殊包覆药物等几个方面,这些缓释生物技术药物,将于近期为人类服务.2.2药用高分子控释膜的研究膜控释制剂是指药物颗料,微丸,片剂的表面,经包衣工艺覆盖一层或几层薄膜而制成的一类控释制剂.控释制能够提供理想的血药浓度,提高药物的安全性和有效性.在膜控释制剂中起主要控释作用的是高分子材释膜,它的结构和性质直接影响膜控释制剂的释药速率,制作控释膜的高分子成膜材料有乙基纤维素,羟丙基甲基纤维素,丙烯酸树脂等.如对注射剂来说,运用过静电力确定相互作用(下转第7页)3胡长鹰缓冲包装系统跌落破损边界曲线研究(上接第3页)形成的巨大分子组成的合成材料:聚酰胺(ooly.amldoammes)和聚氯杂环环丙烷(polyethlenimine),以及天然材料为基础的聚合物脱乙酰壳多糖(ehi.tosan).这些”药物”材料本身是一种相互作用或自身组合的材料,所以又叫DNA材料.通过这些材料处理的胶体颗粒直径大约50nm,无针注射时,在一定压力作用下能顺利通过皮肤毛孔被注射或应用到粘液表面.如果胶体颗粒太大,有针注射时,容易滞留在注射部位,然而当它们很小(小于100rim),则能够从注射部位扩散,聚集在一定区域的淋巴结上,这样的目标是非常重要的,不仅释放刺激免疫系统的药物而且也可治疗涉及淋巴管的疾病.在这里需要特别说明的是,垒球采用较多的聚乙二醇(PEG)是克服所谓空间障碍症状,改进胶体颗粒表面比较理想的材料之一(可作”隐饰脂质体”材料考虑).2.3高分子材料为中药的现代化提供保障我国中药材资源调查种类已达12807种,其销售额占药品销售额的38%左右.全国有中成药生产企业40O多家,塑料为中成药的制造和包装开拓了新的应用领域,但目前中草药还是以药材和饮片为主,而成药,保健品等附加值高的产品所占的比例很少.人类药物与食物同源,现代生物技术的发展为西药与中药的同源化提供了理论依据,目前国际上有170多家公司,4o多个研究团体从事天然药物的研究和开发,欧共体对草药进行了统一的立法,加拿大和澳大利亚等国的草药也经合法化,美国政府也起草子植物药管理办法并接受天然药物的复方混合制剂作为治疗药.这为中药进入国际医药市场提供了越来越好的国际法环境.随着全球经济一体化进程的加快,特别是我国正式加入Wm,国内医药市场融人国际市场的广度与深度进一步加强,借助现代高新技术手段