药用高分子材料学复习资料

绪论

1.药用高分子材料

是具有生物相容性且经过安全性评价的应用于药物

制剂的i类高分子辅料。

2.高分子材料在药物制剂中的用途

药物制剂的辅料

高分子前体药物

药物制剂的包装材料

-CH2CH—

高分子结构合成化学反应ci」n

1.重复单元(Repeatingunit)是高分子链的基本组成单位。链节(link)

形成结构单元的小分子化合物称为单体(Monomer),单体是合成聚合物的原料。

n为重好单元数，又称聚合度(degreeofpolymerization)简称DP,平均值，衡量高分子的一

个指标

聚合物的分子量M=M0XDP

2.均聚物：一种单体聚合而成的聚合物。

共聚物：有两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。

3.加聚与缩聚的区别

加聚：由单体加成而聚合起来的反应。无小分子生成。重复单元等于单体。

缩聚：单体间缩合脱去小分子而形成聚合物的反应。有小分子生成。重复单元不等于单

体。

♦4.高分子化合物与小分子的区别

♦巨大的分子量(104~107)。

♦分子间作用力。

♦无沸点，不能汽化，多以固体或粘稠液体形式存在。

♦独特的物理-力学性能。

♦大多数高分子具有机械强度。

多分散性，具有平均值的概念。

溶解前要经过溶胀过程，较小分子难溶。

5.高分子化合物分类

按工艺和使用分类：量料、橡胶和纤维

按高分子主链结构分类：有机高分子、元素有机高分子、无机高分子

按聚合反应分类：均聚物与共聚物

按分子形态分类：线型高分子(高压)、支化高分子(低压)、体型高分子、星型高分子、

梳型高分子

6.高分子的命名

习惯命名：淀粉、纤维素

按单体名称命名：聚乙烯、聚丙烯

商品名：硅油、普流罗尼

系统命名1找全所有结构单元形式。2排次序，确定重复结构单元。3按有机小分子的

IUPAC命名规则命名重更结构单元。4在重复:结构单元名称前加上“聚二

英文缩写:PE,PVP,PLGA,PEG（PEO）,PS,PVA

7、高分子结构

分子内结构：近程结构（一次结构）：是指单个大分子链结构单元的化学结构和立体化

学结构（化学结构）

远程结构（二次结构）：分子大小、构象。

分子间结构（聚集态）：晶态、非晶态、织态、取向

8、高分子链的近程结构

❖结构单元的化学组成

键接方式头头连接、尾尾连接、头尾连接

无规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚

空间排列间规共聚物，等规共聚为，无规共聚物

支化

*交联支链、交联、互穿、端基

9、高分子的柔性

主:链因素：CO、CN、SiO键比CC键容易旋转；双键使得相邻的键容易旋转；共挽双键

不易旋转

侧链：侧链的存在一般降低柔性，而且侧链越强柔性降低愈多。当侧链对称时柔性增加。

交联

温度

10、高分子的聚集状态结晶态与非结晶态共存，Tcmax=0.85Tm

11.影响结晶的因素

对称性越高越容易结晶

链规整性越高越容易结晶

分子间作用力：分子间相互作用较强的聚合物链的柔性较差，不易结晶

温度

文化

12.取向模型

取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列形成的结构。

分子取向单轴：单方向

双轴：互相垂直

整链：大尺寸取向

链段：小尺寸取向

性能变化

机械强度在取向方向增大

应力和收缩

13.织态结构

织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间堆砌排列问题

共混：两种或两种以上的高分子材料加以物理混合的过程

高分子合金：共混聚合物，嵌段聚合物和接枝聚合物

内聚能：Imol分子聚集在一起的能量。（内聚能越相近越容易共混，比例越相近越不易）

14.聚合反应

分为连锁聚合、逐步聚合

连锁聚合：由引发，增长，终止等基元反应所构成的聚合反应。烯类加聚（自由基、离子）

逐步聚合：大分子形成的过程是逐步性的，分子量逐步增加。（缩聚）

15.自由基聚合反应与阴离子型聚合反应有什么区别

1.活性中心：自由基.阴离子

2.引发剂种类

自由基聚合：采用受然易产生自由基的物质作为引发剂。包括偶氮类：过氧类，氧化还

原体系（易于分解、自由基活性高）

阴离子聚合：采用易产生活性面子的物质作引发剂。表核试剂，主要是碱金属及其有机化

合物

4单体结构：自由基聚合：带有弱吸电子基的乙烯基单体

阴离子聚合：带有强吸电子取代基的烯类单体

4.聚合机理：自由基聚合：有终止反应和链转移反应

阴离子聚合：往往无链终止反应和链转移反应，添加其它试剂终止

5.机理特征：自由基聚合：慢引发、快增长、速终止

阴离子聚合：快引发、快增长、无终止

6.溶剂的影响：自由基聚合：溶剂只参与链转移反应

阴离子聚合：溶剂的极性和溶剂化能力，影响聚合反应速率和产物的立

构规整性。

7.反应温度：自山基聚合：取决于引发剂的分解温度50-80℃

阴离子聚合：引发活化能很小。为防止链转移、重排等副反应，在低温

聚合。

8.阻聚剂种类

自由基聚合：苯醍、氧

阴面子聚合：极性物质水、醉，酸性物质,CO2

16论述线型缩聚反应的特点

（1）逐步性：①缩聚反应没有特定的活性中心②反应体系中存在着分子量递增的一系列

中间产物;延长聚合时间主要目的在于提高产物聚合度③官能团的反应活

性只与后能团的种类有关，而与所连接的分子链的长短无关。

（2）成环性：缩聚反应通常在较高温度和较长时间内方能完成，往往伴有一些副反应，成

环反应就是其副反应之一。成环反应和成线反应

是一对竞争反应，其与环的大小、分子链柔性、

温度及反应物浓度有关。

（3）平衡反应。

17、反应程度指参加反应的官能团数目（N）与初始官能团数目（N0）的比值。P

18、凝胶化现象反应达到一定程度时，体系黏度突然上升，以致出现不溶的凝胶，称为凝胶

化现象。

19、聚合反应本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬液聚合（珠状聚合）、界面缩聚、辐射聚

合

缩聚：本体聚合、溶液聚合、界面缩聚

20、聚合物的化学反应

根据聚合度和侧基或端基的变化，聚合物的化学反应，可分为三

类：

聚合度基本不变（端基）

聚合度变大（交联）

聚合度变小（降解、解聚）

21.影响官能团反应能力的因素

结晶效应

溶解度效应

临近基团效应

几率效应

立构效应

22.聚合物的降解与老化

聚合物降解是指在热、光、机器力、化学试剂、微生物等外界因素作用下。聚合物

发生分子链无规断裂，侧基和低分子的消除等

反应，致使聚合度和分子量下降的现象。

23.热降解

解聚末端，链增长的逆反应，端基断裂，得到产物是原来单体及低聚物。

无规断裂

取代基的消除

24.其他降解光降解、机械降解、化学试剂分解

25、生物降解反应聚合物在生物环境中（水、酶、微生物等作用下）大分子的完整性受

到破坏，产生碎片或其他降解产物的现象。（分子量下降）

26.化学降解主链上不稳定键的断裂

侧链断裂

交联键断裂

27、物理降解表面降解（非均匀降解）、本体降解（均匀降解）

28、影响降解的因素

♦化学键的类型

♦结晶度和分子量

■亲水性和疏水性

♦pH

♦共聚物的组成

♦随降解

♦残留单体和其他水分子物质的存在

♦其它因素

29、聚合物使用中存在老化现象（遮光剂、抗氧化剂）

30、生物降解聚合物用于缓控释制剂物理性质

＞分子量及多分散性

＞玻璃化温度玻璃化温度应大于37℃

＞机械强度

＞溶解性

＞渗透性

＞可灭菌性

载药量要适当，一般可加至30%〜50%

31、相对分子质量（分子量大，多分散）

数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量

Mw>M>Mn

32.分子量及分子量分布测定方法

端基Mn104

黏度法Mr）104-107

光散射法Mw104-107

凝胶色谱法（分子量分布）

高分子材料的物理化学性质

1、溶解与溶胀

溶胀：溶剂分子渗入高分子内部，使其体枳膨胀。

溶胀度：一定温度下，单位重量或体积的凝胶所能吸收液体的极限量

分为有限溶胀和无线溶胀

2、影响溶解的因素

分子量大，溶解度小

交联度大，溶解度小

与聚集态有关，非晶态溶解度大

晶态聚合物，先破坏晶格，方能溶解

分子量相同的聚合物，支链的比线型的更易溶解

吉布斯能小于零才能溶解

3、溶剂的选择原则

溶剂参数原则（非极性）

极性相似原则（极性）

溶剂化原则

4.为什么极性结晶高聚物的溶解，除了用加热方法使其溶解之外，也可在常温下加强极性溶

剂使之溶解？

因为极性结晶聚合物中的非晶相部分与强极性溶剂接触时，产生放热效应，放出的热使

结晶部分晶格被破坏，然后被破坏的晶相部分就可与溶剂作用而逐步溶解。

*5,高分子运动的特点

运动单元的多重性

♦高分子热运动是松弛过程，它具有时间的依赖性

高分子热运动与温度有关

6.高分子的物理状态玻璃态、高弹态、粘流态

7、玻璃态转变温度聚合物在玻璃态和高弹态之间的转变称为玻璃化转变，其对应的转变

温度称为玻璃化转变温度，通常以Tg表示。

8、高分子的热一形变曲线图中分为五个区，分别为玻璃态、玻璃化转变区、高弹态、粘流

转变区、粘流态

9、影响Tg因素

□主链

□取代基的空间位阻和侧链的柔性

□分子间作用力

•侧链的极性

•氢键

•离子键

•共聚

无规共聚：一个Tg均聚物之间

-接枝/嵌段共聚：相容，一个Tg

■交联

­分子量

•增塑剂（减小）

10、粘流温度（Tf）

11.聚合物粘性流动的特点

高分子流动是通过链段的位移运动来完成的

高分子流动不符合牛顿流休的流动规律

高分子流动时伴有高弹形变

12.弹性模量

应变:材料在受外力作用而又不产生惯性移动时，物体响应外力所产生的形变称为应变

应力:材料变形时，其内部产生与外力相抗衡的力，称为应力

弹性模量（杨氏模量产应力/应变

13.粘弹性

蠕变、应力松弛、内耗

14.凝胶（gel）是一类溶张的三维网状高分子

15.凝胶的分类

根据交联键性质的不同分为：化学凝胶，不熔融，又称不可逆凝胶；物理凝胶，可溶解,

又称可逆凝胶。

根据凝胶中含液量的多少分为冻胶，液体含量多和干凝胶，液体含量少

16.胶凝作用高分子溶液转变为凝胶的过程称为胶凝作用

影响因素高分子溶液浓度、温度和电解质类型与含量

17、凝胶的性质

触变性凝胶与溶胶相互转化的过程称为触变性

溶张性凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象

脱水收缩性凝胶在低蒸气压下保存，液体缓慢地自动从凝胶中分离出来的现象

透过性凝胶与流体性质相似，可以作为扩散介质

18、水凝胶是一种能在水中显著溶胀，并保留大量水分的亲水性凝胶（普通水凝胶、智能

水凝胶）

19、药物通过聚合物的扩散

储库装置、骨架装置

20、Fick第一定律

J=Ddc/dx

J溶质流量C溶质浓度x垂直于有效扩散面积的位移D溶质扩散系数

21.药物的非Fick扩散

非Fick扩散主要发生在玻璃态的亲水聚合物体系

药用天然高分子材料

一、淀粉

多个葡萄糖分子以Q-1.4-糖昔键首尾相连而成,在空间呈螺旋状结构

1,直链淀粉

以a-1,4首键连接的葡萄糖单元

线性聚合物

分子量为3.2*104-1.6*105,相当于聚合度n为200-980

直链淀粉由于分子内氢键作用，链卷曲成螺旋形

每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元

2.支链淀粉

由D-他萄糖聚合而成分支状淀粉

支链淀粉的分子量较大，是直链淀粉的3倍以上

根据分支程度的不同，平均分子量范围在1000万-2亿，相当于聚合度为5万-100万

一般认为每隔15个单元，就有一个a-1,6昔键接出的分支

小分支＞50,形状如高粱穗

3.结构性质

淀粉为半结晶聚合物

线性直链淀粉分子为无定型

支链淀粉为部分结晶

淀粉颗粒中的结晶区域散布于连续的无定型之中（双折射现象）

4、溶解性

不溶于乙醇、多数有机溶剂和水

直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化

支链淀粉不溶于热水中

5.预胶化（糊化）

在60-70C具有从结晶向无定型的转变的过程叫做胶化，胶化温度是一个临界点

长时间存放后出现不透明甚至沉淀的现象称为老化

6、显色反应

淀粉遇碘呈蓝色

非化学反应

直链淀粉为蓝色

支链淀粉为紫红色

由于碘分子进入淀粉螺旋弱中央空穴内，通过范德华力，形成淀粉-碘络合物

7、应用

主要可作为粘合剂、稀释剂和崩解剂

8、淀粉崩解作用机理

与水接触后膨胀，宜链淀粉是淀粉膨胀崩解性质的成分（螺旋一线形）

淀粉的毛细管作用

颗粒与颗粒之间的排斥力与淀粉的亲水性质

崩解能力弱

二、淀粉衍生物

名称主要应用性质结构备注

预胶化淀粉粘合剂（直接压有干粘合作用颗粒表面有裂隙崩解剂（全预胶

片）凹隙化没有）、稀释剂

竣甲基淀粉钠超级崩解剂吸水膨胀300倍疏水辅料1润滑

CMSNa（直接压片）齐D对其崩解作

用影响小，少见

三、纤维素

葡萄糖残基通过B-L4糖杏键连接而成

纤维素为直链聚合物，结晶性强

性质：化学反应主要应用性质结构备注

性、氢键作用、

吸湿性、溶胀性、

机械降解特性、

可水解性

名称

粉状纤维素稀释剂，助悬剂，纤维素通性与氧化剂配伍禁

助流剂良好的可压性忌

微晶纤维素粘合剂、吸附剂、可压性、粘合作

（MCC）稀释剂（直接压用、崩解作用

片）、崩解剂

四、纤维素衍生物

名称主要应用性质结构备注

醋酸纤维酯缓释包衣吸湿性差，耐热部分或全部羟基乙酰基的存在使

（CA）（缓控释骨架片性好乙酰化的纤维素得亲水性下降，

直接压片）水渗透性下降

醋酸纤维素儆酸肠溶包衣有一定的吸湿一半的羟基被乙1.作为肠溶包衣

酯（CAP）性，溶于某些酰化，取代度约材料一般在其中

PH6.0的缓冲液为1加入限酸二乙酯

四分之一的羟基作为增塑剂（增

被钛酰基酯化塑剂要经过筛选

（有一个游离的选）

竣基）2、在用混合溶剂

时,重要的是先

要将CAP溶解

于溶解度较大的

溶剂，然后再加

入第二种溶剂；

一定要将CAP

加入至溶剂中，

而不能反过来加

钱甲基纤维素钠粘合剂、助悬剂有增粘的特性水溶液在pH2

(CMCNa)吸水性强-10稳定，在2

在任何温度的水以下发生沉淀，

中均易于分散在10以上溶液

粘度迅速下降，

通常在pH7-9

粘度最大

交联峻甲基纤维超级崩解剂吸水膨胀4-8倍交联后的

素钠(CCNa)(直接压片)CMCNa

甲基纤维素粘合剂、普通包有一定粘性高粘度的MC课

(MC)衣，助悬剂改进崩解性

乙基纤维素(EC)疏水包衣材料不溶于水水分散体不须有

机溶剂

羟丙基纤维素38c以下易溶于

(HPC)水，热水不溶

低取代羟丙基纤超级崩解剂不溶于水，但能低取代的HPC

维素(L-HPC)(直接压片)在水中溶胀(5-7

倍)

羟丙基甲基纤维E型用于普通薄粘性，良好的成前两位数字代表

素(HPMC)膜包衣膜性甲氧基的大致百

K型用于缓释剂分比

型后两位数字代表

F型用于混悬液羟丙基的大致百

粘合剂(始发干分数

法)

羟丙基甲基纤维肠溶包衣在pH5.0-5.8以是将纤维素分子

素钛酸酯上的缓冲液中能上的一些羟基甲

(HPMCP)溶解，能溶胀并醒化、2-羟丙醒

迅速溶解于小肠化或邻苯二甲酰

上段酯

五、其它天然必5用高分子材料

名称主要应用性质结构备注

阿拉伯股助悬剂、乳化剂、粘性、表面活性

粘合剂剂

明胶囊材明胶的溶胀和溶分为酸法明胶

片剂包衣的隔离解性（A型）和碱法

层材料。明胶溶液可因温明胶（B型）

度降低而形成具等电点以上带负

有一定硬度、不电，以下带正电

能流动的凝胶（和阿拉伯胶做

微囊）

在等电点时，溶

胀吸水量最小

在等电点时，溶

胀吸水量最小

瓜尔豆胶助悬剂、粘合剂、瓜尔豆胶比淀粉应用量为

崩解剂、增稠剂有5-8倍的增稠

壳多糖N-乙酰-氨基葡又称甲壳素、几

萄糖以B-1.4-丁质

行键结合而成的仅次纤维素的天

一种氨基多糖然来源聚合物

脱乙酰壳多糖植入剂生物生理适应是壳多糖在碱性稀释剂、控释制

（壳聚糖）性、生物可完全条件下，脱乙酰剂载体和膜材

降解性和生物相基后的水解产物手术的缝合材料

容性微囊和微球的囊

材

药用合成高分子

名称主要应用性质结构备注

聚丙烯酸（PPA）PAA及钠盐的水

聚丙烯酸钠溶液呈现假塑性

（PPA-Na）流体性

交联聚丙烯酸钠巴布剂的基质吸水机理与其聚水中不溶但可以

软膏或乳膏的水电解质性质有溶胀

性基质关，而非一般的高吸水性树脂

毛细管现象

卡波沫粘合剂、包衣材溶解、溶胀及凝分子中存在的大低浓度时形成澄

(Carbomer)料、外用基质、胶特性量竣基基团明溶液

乳化剂、增稠剂、用碱中和时，在高浓度时形成具

助悬剂、缓释控水、醇中逐渐溶有一定强度和弹

释材解，粘度迅速增性

（卡波沫完全大的半透明状凝胶

水化时，其内部

的渗透压使结构粘性特征pH<3或pH>12

破裂降低了凝胶粘度显著降低

密度，但仍能保乳化及稳定作用pH在6-11之间达

持到最大粘度或稠

完整性度H十分稳定

）高pH时粘度反而

生物粘附剂下降：过多的中

和剂起抑制解离

的作用

丙烯酸树脂E胃洛包衣（胃TgE丙烯酸酯比例丙烯酸酯的作用

（Eudragit）溶型）肠溶型》渗透型）最高如同内增塑剂

LS肠溶包衣（肠胃溶型（与丙烯RLRS丙烯酸酯RLRS包衣要加

溶型）酸酯比例有关）比例次之入增塑剂

RLRS控释包衣LS丙烯酸酯比

（渗透型）性质-最低成膜例最低

温度（MFT）丙烯

酸酯比例越高，

MFT越低

聚乙烯醉（PVA）膜剂的成膜材具有强的亲水聚醋酸乙烯醇解PYA特征值：聚

料、增粘剂性，溶于热水或合度+醇解度

冷水中

具有良好的成膜

性能

聚维酮（PVP）粘合剂（干粘合易溶于水

剂）、包衣材料、

增溶剂、固体分

散体载体、致孔

剂

交联聚维酮超级崩解剂吸水膨胀1.5~2

（PVPP）倍

乙烯-醋酸乙烯植入剂、经皮给柔韧性好

（酯）共聚物药的控释膜或背

（EVA）衬

聚乙二醇（PEG）注射剂溶剂（300具有微弱的表面浊点（昙点）：聚

400600）活性乙二醇水溶液发

栓剂基质4000低粘度生混浊或沉淀的

6000温度，亦称

固体分散体、滴沉淀温度。

丸基质（固态1000以上常温为

PEG）固体

水溶性润滑剂：

PEG4000-6000

软胶囊稀释剂：

PEG300-600

软胶囊稀释剂：

PEG300-600

聚氧乙烯苴麻油乳化剂、润湿剂、表面活性剂昙点

衍生物增溶剂

泊洛沙姆（聚氧唯一合成静注用凝胶作用在poloxamcr后

乙烯/聚氧丙烯乳化剂凝胶化作用是泊附以三位数字组

共聚物亲水基质洛沙姆分子间形成的编号，前二

）增溶剂、乳化剂成氢键的结果位数为聚氧

丙烯链段的分子

表面活性剂量，后一位数为

聚氯乙烯链段分

子量在共聚

物中所占比例。

昙点

二甲基硅油润滑作用硅膜

抗静电

硅橡胶人工器官生物不降解

PLGA（聚乳酸羟注射用