药用高分子材料学-绪论课件

药用高分子材料学9/12/20231药用高分子材料学8/8/202319/12/202328/8/20232吃、穿、主、用、行9/12/20233吃、穿、主、用、行8/8/20233课程的性质和目的药用高分子材料与药物制剂和药剂学密切相关、相辅相成，尤其是现代药物和制剂的开发、医药学研究以及生命科学各领域更是离不开高分子化学和高分子材料。《药用高分子材料》主要针对药用高分子辅料，介绍高分子的基本概念、高分子结构与性能以及高分子材料在药物与制药工业中的应用原理，并依据材料种类和结构分别介绍药用天然高分子材料、药用合成高分子材料，简单介绍药用高分子包装材料的性质、加工与应用。9/12/20234课程的性质和目的药用高分子材料与药物制剂和药剂学密切相关、相《药用高分子材料》是制药工程专业和药物制剂专业的骨干课程，也是学好后续课程《药剂学》和《药物制剂工程技术与设备》的基础。该课程的学习目的：了解高分子材料学的最基本理论和药剂学中常用的高分子材料的结构、理化性质、性能及用途，并能初步应用这些基本知识来理解和研究高分子材料在药物制剂中的应用，为学习后续课《药剂学》以及《药物制剂工程技术与设备》等做好准备。9/12/20235《药用高分子材料》是制药工程专业和药物制剂专业的骨干课程，也教材与参考书1、教材郑俊民主编，《药用高分子材料学》，中国医药科技出版社，2009.1，第3版姚日生主编，《药用高分子材料》（第2版）,化学工业出版社，2008.32、参考书陈建海主编，《药用高分子材料与现代药剂》北京:科学出版社，2003吴其晔主编，《高分子材料概论》,机械工业出版社，2004.6郭圣荣主编,《医药用生物降解性高分子材料》,化学工业出版社，2003.119/12/20236教材与参考书1、教材8/8/202369/12/202378/8/202379/12/202388/8/20238学时安排与考试总学时：40学时成绩考核期末考试：笔试占80%平时成绩：出勤、笔记、作业占20%9/12/20239学时安排与考试总学时：40学时8/8/20239第一章绪论9/12/202310第一章绪论8/8/202310一、高分子材料的基本概念（一）高分子的定义1、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。大多数高分子的分子量在104~106之间。大多数高分子是由许多小而简单的小分子化合物经化学反应,以共价键连接(聚合)而成。9/12/202311一、高分子材料的基本概念（一）高分子的定义8/8/20231主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。最常见的是碳链，偶尔有非碳原子夹入，如杂入的O、S、N等原子。聚丙烯聚乙二醇侧链或侧基：连接在主链原子上的原子或原子集合，又称支链。支链可以较小，称为侧基；可以较大，称为侧链。

9/12/202312主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。最常见的是单体：通常将生成高分子的那些低分子原料称为单体。单体单元：组成高分子链的基本结构单元，通常与形成高分子的原料相联系，所以称单体单元。结构重复单元：又叫链节，是高分子中重复出现的那部分，高分子的结构式常用表示，n为链节的数目。聚合度：聚合物分子中，单体单元的数目叫聚合度。聚合度常用符号DP(DegreeofPolymerization)表示，也可用x或P表示。9/12/202313单体：通常将生成高分子的那些低分子原料称为单体。8/8/20其单体是氯乙烯其单体是环氧丙烷其单体是己二胺和己二酸9/12/202314其单体是氯乙烯其单体上面几个分子中：重复单元或链节（是高分子链的基本组成单位）n为重复单元数或链节数高分子的分子量M等于链节分子量M0与链节数的乘积，即M=nM09/12/202315上面几个分子中：重复单元或链节8/8/202315对聚氯乙烯而言，重复单元与单体

元素组成相同，故重复单元又称单体单元聚酰胺-66的重复单元由己二胺NH2（CH2）6NH2和己二酸HOOC（CH2）4COOH两种单体失水缩合聚合（缩聚）而成，其重复单元与单体结构不同，只能是结构单元，而不是单体单元注意单体单元与重复单元的区别9/12/202316对聚氯乙烯而言，重复单元聚合度：聚合物分子中，单体单元的数目叫聚合度。聚合度常用符号DP(DegreeofPolymerization)表示，也可用x或P表示。聚合物单体单体单元聚合度2nn聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶，PET9/12/202317聚合度：聚合物分子中，单体单元的数目叫聚合度。聚合度常用符号2、高分子化合物通常又称为聚合物（polymer），确切地说，聚合物是高聚物与低聚物二者的总称，对于多数高分子化合物而言，它们实际上是不同大小分子量的同系混合物，以高聚物为主体，含有少量低聚物。3、高分子材料也称为聚合物材料，它是以高分子化合物为基本组分的材料，为获得各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂，如颜料、填料、增塑剂等。9/12/2023182、高分子化合物通常又称为聚合物（polymer），确切地说（二）高分子的命名1、习惯命名法天然高分子大多用此法。如淀粉、蛋白质、纤维素、橡胶等。天然高分子的衍生物，则在天然高分子前冠以衍生基团，如羧甲基纤维素、羧甲基淀粉。合成高分子常用聚合物的合成原料或者以链节来源的单体为基础进行命名。（1）一种单体聚合得到的高分子，在单体或假单体名称前冠以“聚”字。如聚氯乙烯、聚乙烯等，聚乙烯醇例外，不存在乙烯醇单体，为假单体。9/12/202319（二）高分子的命名1、习惯命名法8/8/202319（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型表明产物类型：“聚”+两单体生成的产物名称，如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺”不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”，如苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂”尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂”9/12/202320（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类（3）由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：

两单体名称或简称之间+“-”+“共聚物”：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚”+高分子主链结构中的特征功能团：

指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：

聚酯：聚酰胺：9/12/202321（3）由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：聚酰胺：8/82、商品名称主链上含有酰胺基的聚合物尼龙我国习惯以纶字作为合成纤维商品名的词尾。如涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、腈纶（聚丙烯腈）。聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物的商品名为普流罗尼（pluronic）或普郎尼克。一些外观类似于天然树脂的缩聚物商品名称的后缀字是“树脂”共聚生成的合成橡胶，商品名直接叫橡胶。9/12/2023222、商品名称8/8/2023223、系统命名法1973年IUPAC提出以结构为基础的系统明明法，但较烦琐，尚未普遍采用。9/12/2023233、系统命名法8/8/202323（三）高分子的分类习惯分类法按高分子的来源分为天然高分子：淀粉、纤维半合成高分子：改性淀粉合成高分子：聚乙烯9/12/202324（三）高分子的分类习惯分类法天然高分子：淀粉、纤维8/8/按性质和用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。具有可逆形变的高弹性材料。纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料，如：导电性、感光性、高吸水性、药理功能、医疗功能等9/12/202325按性质和用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以功能高分子-生物医用高分子医用高分子材料主要包括人工器官（如人工心脏，肾脏等）、眼科材料（如如隐形眼镜、人工角膜）、人工关节、人工骨、医用黏合剂、缝合线等。特点：纯度高、化学惰性、稳定性好、耐生物老化耐热性、易消毒性、适当强度、易加工成型永久植入，要求耐生物老化，性能衰退缓慢非永久植入，要求能降解，产物无害易排出高分子药物：包括两类具有药理活性的高分子药物高分子化药物9/12/202326功能高分子-生物医用高分子医用高分子材料8/8/202326按高分子的形状线形高分子：最简单的长链状高分子支链型高分子：主链上接着长短不一的支链而成树型的高分子交链型高分子：又叫网状或体型高分子，线形高分子以化学键相互连接成三维网络，一般不溶不熔9/12/202327线形高分子：最简单的长链状高分子8/8/202327科学分类法：即按高分子的化学结构分类有机高分子：由碳原子或碳、氧、氮、硫、磷等常见原子组成。化学性质稳定，可塑性好。碳链高分子：主链全由碳原子构成杂链高分子：主链除碳原子外，还有碳、氧、氮、硫、磷等常见原子9/12/202328科学分类法：即按高分子的化学结构分类8/8/202328元素有机高分子：主链不含碳原子，而是由硅、硼、铝、钛等原子和氧原子构成。耐热、弹性好、疏水性强、绝缘性好。无机高分子：主链和侧链结构中均不含碳原子。如石英、玻璃、陶瓷等。9/12/202329元素有机高分子：主链不含碳原子，而是由硅、硼、铝、钛等原子和二、药用高分子材料（一）药用生物材料生物材料是一切用于人体，并直接或间接接触人体，而不产生任何影响的一类特殊材料。其与普通工程材料的最大区别是：生物相容性（无毒副作用）。生物材料绝大部分药用生物材料是高分子材料，常用药用高分子材料来替代药用生物材料一词。医用生物材料药用生物材料药用无机材料药用高分子材料9/12/202330二、药用高分子材料（一）药用生物材料医用生物材料药用生物材料二、药用高分子材料（二）药用高分子材料的定义与分类药用高分子材料指的是药品生产和制造加工过程中使用的高分子材料，包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物，以及与药物接触的包装贮运高分子材料。分类：按来源可分为天然高分子、半合成高分子、合成高分子；按应用性质分为药用高分子化合物和高分子药物两大类。药用辅料是指在药物制剂加工时所用的除主药外的为改善药物使用性能而采用的高分子材料，例如稀释剂、润滑剂、粘合剂、崩解剂、糖包衣、胶囊壳等。高分子药物则不同，它依靠连接在聚合物分子链上的药理活性基团或高分子本身的药理作用，进入人体后，能与机体组织发生生理反应，从而产生医疗效果或预防性效果。9/12/202331二、药用高分子材料（二）药用高分子材料的定义与分类药用辅料是高分子药物按分子结构和制剂的形式，高分子药物可分为三大类：1.高分子化的低分子药物亦称高分子载体药物，其药效部分是低分子药物，以某种化学方式连接在高分子链上。高分子载体药物进入人体后，药理作用通过体液或生物酶的作用发挥出来。9/12/202332高分子药物按分子结构和制剂的形式，高分子药物可分为三大类：8高分子载体药物有以下优点：能控制药物缓慢释放，使代谢减速、排泄减少、药性持久、疗效提高；载体能把药物有选择地输送到体内确定部位，并能识别变异细胞；稳定性好；释放后的载体高分子是无毒的，不会在体内长时间积累，可排出体外或水解后被人体吸收，因此副作用小。9/12/202333高分子载体药物有以下优点：8/8/202333碘酒曾经是一种最常用的外用杀菌剂，消毒效果很好。但是由于它的刺激性和毒性较大，近年来日益受到人们的冷落。如果将碘与聚乙烯吡咯烷酮结合，可形成水溶性的络合物。这种络合物不仅有同样的杀作用，而且碘的释放速度缓慢，刺激性小，安全性高，可用于皮肤，口腔和其他部位的消毒。畜牧业中也得到广泛应用。9/12/202334碘酒曾经是一种最常用的外用杀菌剂，消毒效果很好。但是由于它的乙烯醇—乙烯胺共聚物载体青霉素9/12/202335乙烯醇—乙烯胺共聚物载体青霉素8/8/2023352.本身具有药理活性的高分子药物这类药物只有整个高分子链才显示出医药活性，它们相应的低分子模型化合物一般并无药理作用。是真正意义上的高分子药物。如激素、酶制剂、肝素、葡萄糖、驴皮胶等都是著名的天然药理活性高分子。物理包埋的低分子药物这类药物中，起药理活性作用的是低分子药物，它们以物理的方式被包裹在高分子膜中，并通过高分子材料逐渐释放。典型代表为药物微胶囊。世界上第一个微胶囊专利也就是鱼肝油微胶囊。9/12/2023362.本身具有药理活性的高分子药物这类药物只有整微胶囊的类型9/12/202337微胶囊的类型8/8/202337二、药用高分子材料（三）药用高分子的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，并且至今仍然沿用。9/12/202338二、药用高分子材料（三）药用高分子的由来与发展8/8/202药用高分子材料发展到今天，已经突破了仅仅作为药用辅料的应用范围，将高分子与小分子药物偶联从而改变小分子药物的体内行为也成为药用高分子材料的重要应用领域。有机合成的方法获得的低分子药物存在副作用。而且低分子药物在生物体内新陈代谢速度快，半衰期短，易排泄，因而在发病期间要频繁进药。过高的药剂浓度常常带来过敏、急性中毒和其他副作用。另一方面，低分子药物对进入体内指定的部位也缺乏选择性，这也是使进药剂量增多、疗效较低的原因之一。9/12/202339药用高分子材料发展到今天，已经突破了仅仅作为药用辅料的应用范高分子药物具有低毒、高效、缓释和长效等特点。与生物体的相容性好，停留时间长。还可通过单体的选择和共聚组分的变化，调节药物的释放速率，达到提高药物的活性、降低毒性和副作用的目的。进入人体后，可有效地到达症患部位。合成高分子药物的出现，不仅改进了某些传统药物的不足之外，而且大大丰富了药物的品种，为攻克那些严重威胁人类健康的疾病提供了新的手段。因此以合成高分子药物取代或补充传统的低分子药物，已成为药物学发展的重要方向之一。9/12/202340高分子药物具有低毒、高效、缓释和长效等特点。与生物体的相容性（四）高分子材料作为药物载体的基本要求纯度高；适宜的载药能力；载药后有适宜的释药能力；无毒、无抗原性，并具有良好的生物相容性；适宜的分子量和物理化学性质。不同给药剂型对材料要求不一样：注射剂、口服剂型、靶向给药系统9/12/202341（四）高分子材料作为药物载体的基本要求8/8/202341（五）药用高分子材料在药物制剂中的作用1、作为片剂和一般固体制剂的辅料。黏合剂稀释剂崩解剂润滑剂包衣材料9/12/202