药用高分子材料第四章-天然药用高分子材料与其衍生物

1、第4章天然药物高分子材料及其衍生物，4.1概述4.2多糖天然药物高分子及其衍生物4.3蛋白质天然药物高分子及其衍生物，天然药物高分子：自然界中存在的可用作药物制剂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。天然药物高分子衍生物：天然药物高分子衍生物通过物理结构破坏、化学分子切割、重排、氧化或引入取代基以及生物修饰等手段，形成了具有改变、增强或新性质的衍生物。天然药用高分子材料的定义、化学组成：多糖(一种由糖苷键形成的聚合物)、蛋白质(一种由动物原料制成的聚左旋氨基酸化合物)、其他原料来源：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

2、子衍生材料、生物发酵或酶催化高分子材料、天然药用高分子材料分类、通用性：无毒、使用安全、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性，回归，多糖：一种多单糖分子通过糖苷键脱水缩合的聚合物。特点：分子量大，一般为无定形粉末或晶体，吸湿性，酸或酶催化水解，无甜味，无还原性，光学活性，无旋转现象分类，多糖天然药用聚合物及其衍生物，1。淀粉及其衍生物。淀粉来源：植物种子或块状物、多糖天然药用聚合物及其衍生物、多糖天然药用聚合物及其衍生物、结构蛋白包被颗粒。主要成分及比例：直链淀粉(糖淀粉

3、):支链淀粉(树胶淀粉)占1020；结构单元占8090: D吡喃葡萄糖基，多糖天然药物聚合物及其衍生物，直链淀粉葡萄糖基通过糖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，链卷曲成右旋螺旋，六个葡萄糖形成螺旋。多糖、天然药物聚合物及其衍生物、支链淀粉葡糖基单元通过糖苷键连接形成主链，该主链穿过主链的分支，并且糖苷键形成分支。支链糖苷键占总糖苷键的4%-5%，平均分子量为11075108，聚合度为50000-250万。空间结构：高度分支的大分子，一般认为每15个单位有一个由糖苷键连接的分支。多糖天然药物聚合物及其衍生物，多糖天然

4、药物聚合物及其衍生物，淀粉颗粒的超分子结构模型，局部结晶网络结构，其中巨大的支链分子起骨架作用，一些直链分子单独存在于淀粉颗粒中，而另一些则分布在支链分子之间，与支链分子的支链混合形成微晶束。淀粉颗粒中的结晶区占2550，其余为无定形区。多糖天然药物聚合物及其衍生物具有一般性质、物理性质、形态和物理性质：比重约为1.5，玉米淀粉为白色结晶性粉末，球形或多边形，干燥和不加热时性质稳定。溶解度：分散在水中，2%水混合物的酸碱度为5.5-6.5，与水的接触角为80.5。-85 .不溶于水，乙醇和乙醚吸湿性：淀粉含有水(葡萄糖单元中的许多醇羟基与水分子相互作用形成氢键)，多糖天然药物聚合物及其衍生物，

5、淀粉水合、膨胀和糊化，多糖天然药物聚合物及其衍生物，未经离心分离，糊化，无定形区吸水膨胀，直链淀粉和支链淀粉经离心分离后，多糖天然药物聚合物及其衍生物，糊化本质：当水分子进入淀粉颗粒，影响糊化的因素：淀粉颗粒结构；温度水平；其他成分共存(糖、脂和盐不利于糊化)；酸碱度；淀粉酶；搅拌。多糖天然药物聚合物及其衍生物，淀粉的回生(老化、凝结):淀粉糊或稀溶液在低温下停留一定时间，变成不透明的凝胶或沉淀，这称为回生或老化。形成的淀粉被称为回生淀粉。精华：随着温度的降低，糊化淀粉分子的运动速度变慢，直链淀粉和支链淀粉分子趋于平行排列，氢键相互靠近混合成三维网状微晶束，与水的亲和力降低，低浓度沉淀物和高浓

6、度氢键作用，分子自动有序致密的三维网状凝胶，多糖天然药物聚合物及其衍生物，多糖天然药物聚合物及其衍生物，加热和冷却过程中淀粉颗粒的变化，影响老化的因素温度：2-4，淀粉容易老化；60或-20岁，不容易变老；含水量：30%-60%，易老化；如果含水量过低或过高，就不容易老化；结构：直链淀粉容易老化；聚合度适中的淀粉容易老化；酸碱度：7或10，因为相同的电荷，老化减慢，多糖天然药物聚合物及其衍生物和共聚物的影响：脂质和乳化剂可以抵抗老化；多糖(除果胶外)、蛋白质等亲水性大分子能与淀粉竞争水分子并干扰淀粉分子，从而发挥抗衰老作用；其他因素：淀粉浓度和一些无机盐对老化也有一定影响。多糖天然药物聚合物及

7、其衍生物，(2)酸(稀硝酸)催化的水解反应，多糖天然药物聚合物及其衍生物的酶催化，(3)显色原理：淀粉和糊精分子具有螺旋结构，并且每六个葡萄糖基团组成的螺旋的内径与(I2)的直径相匹配。I-)，当它与碘测试溶液反应时，进入螺旋。螺旋结构很长，而且有许多(I2。I)内含物。颜色加深了。直链蓝色分支紫色加热螺旋延伸成线性褪色冷却螺旋结构，颜色再现。多糖天然药物聚合物及其衍生物、2种淀粉来源、加工和物理改性(1)来源根据来源可分为谷类淀粉、马铃薯淀粉、豆类淀粉、水果和蔬菜淀粉。主要药用淀粉是谷物淀粉中的玉米淀粉。(2)玉米淀粉加工与制备(自显影)，多糖天然药物聚合物及其衍生物，(3)物理改性与预糊化

8、淀粉糊化可溶性淀粉，将新制备的糊化淀粉脱水干燥，可得到易溶于冷水的无定形粉末，即可溶性淀粉。多糖天然药物聚合物及其衍生物、预胶化部分淀粉和可压缩淀粉被物理改性，淀粉颗粒在水的存在下被完全或部分破坏。从淀粉颗粒中分离出一些直链淀粉和支链淀粉。制备条件：水悬浮液预糊化淀粉无定形粉末经强力压缩后，减压或加热。淀粉RX含有5种游离直链淀粉、15种游离支链淀粉和80种非游离淀粉，还可能含有少量在处理过程中添加的表面活性剂。与淀粉相比，预胶化淀粉弹性小，与水的亲和力好，易于在水中分散；良好的压缩性、干粘附性、流动性和润滑性；迅速膨胀；可用作片剂和胶囊的填充剂和崩解剂。(4)水解糊精(淀粉水解过程的中间产物

9、)制备方法：淀粉在干燥状态下用无机酸水解加热，根据碘-碘化钾溶液产生的不同颜色分为蓝色糊精、红色糊精、无色糊精、多糖天然药物聚合物及其衍生物；(5)由环糊精直链淀粉的酶水解产生的环状低聚物通常含有6-12个葡萄糖单元，包括6、7和8个葡萄糖单元。多糖天然药用聚合物及其衍生物，环糊精结构特征呈圆柱形；外缘是亲水的，内腔是疏水的，即它有一个极性的外侧和一个非极性的内侧；有手性。由于其疏水的内腔和亲水的外腔，根据范德华力、疏水相互作用力和主客体分子间的匹配，它可以作为许多有机和无机分子的包合物和分子组装体系。这种被称为分子识别的选择性包裹导致了主客体复合物的形成。多糖天然药物聚合物及其衍生物，-环糊

10、精在中药制剂中的应用：1 .在中药制剂中，主要用于挥发油的包合，防止中药挥发油在生产和储存过程中挥发、升华或氧化变质。2.增加药物的溶解度，提高制剂的生物利用度，减少用药量。3.掩盖药物的臭味、苦味甚至刺激性。4.环糊精与药物的包合可以实现药物的储存、控制药物释放的功能，达到靶向或控释给药的目的。多糖天然药物聚合物及其衍生物。淀粉和具有改变的聚集体结构的淀粉在药物制剂中的应用(1)淀粉崩解剂：分散在支链网中，支链遇水膨胀，直链分离，促进淀粉崩解；异质结构(晶区和非晶区)的应力不平衡；毛细吸水、自吸水和膨胀。然而，它仅适用于不溶性或微溶性药物的片剂，天然药用多糖及其衍生物作为稀释剂，压缩性差，难

11、以成型，因此应加入适量的糖粉或糊精以增加粘度和硬度。吸水辅料：制备含中药干浸膏的中药制剂，解决稠膏干燥问题。(2)与天然淀粉和微晶纤维素相比，预胶化淀粉具有以下特点：流动性和粘附性好，可增加片剂硬度，降低脆性；压缩性好，弹性回复率小，适合全粉末压片；具有良好的润滑效果，降低了药片从膜环中喷出的力度；良好的崩解性能。多糖天然药物聚合物及其衍生物，用途：预胶化淀粉具有溶胀、变形和恢复、粘附性、可压缩性，并促进崩解和溶解；崩解不受崩解溶液的酸碱度影响。提高药物的溶出度，有利于生物利用度的提高；改善制粒性能，加水后适当粘附，适用于流化床制粒，高速搅拌制粒，并有利于粒径均匀，易于制粒。(3)糊精片剂胶囊

12、-稀释剂片剂粘合剂的释放性能差，干扰了主药含量的测定，而口服液制剂或混悬剂增粘剂环糊精能稳定缓慢释放，提高溶解度，掩盖异味；提高反应的立体选择性和区域选择性用于有机合成。多糖天然药物聚合物及其衍生物，(2)淀粉衍生物氧化淀粉-用氧化剂如次氯酸盐或过氧化氢氧化淀粉。交联淀粉-淀粉与具有两个或多个官能团的交联剂如表氯醇和甲醛相互作用，将不同淀粉分子的羟基连接在一起，如淀粉酯-乙酸酯、高级脂肪酸酯、硫酸盐、硝酸盐等。淀粉醚-羟丙基淀粉和羧甲基淀粉。1.羧甲基淀粉钠是一种用途广泛的崩解剂，是淀粉的羧甲基醚。水基羧甲基淀粉的存在削弱了淀粉的分子内和分子间氢键及结晶度，轻微的交联结构降低了其水溶性，易于在

13、水中分散和溶胀。吸水后体积可增加300倍。目前，商品销往国内外。多糖天然药物聚合物及其衍生物，羧甲基淀粉钠的制备，多糖天然药物聚合物及其衍生物，2。羟乙基淀粉和环氧乙烷在碱催化下反应制得。膏体粘度稳定；透明度好，附着力强；醚键的化学稳定性好，可作为红细胞冷冻时的保护剂；以二甲基亚砜为骨髓低温保护剂，复合多糖天然药物聚合物及其衍生物；3.交联淀粉(1)具有冷冻稳定性和冻融稳定性的交联化学键；2.提高膜强度，降低交联度、溶胀度和热水溶解度；3.食品工业用耐酸碱抗剪切增稠剂、多糖天然药物聚合物及其衍生物；2.纤维素及其衍生物纤维素是茎细胞壁的主要成分，形成茎组织的基础。棉花含90%以上，亚麻含80%

14、，木细胞含50%，还有其他竹子、芦苇、稻草、杂草等。都含有大量的纤维素。特点：固体纤维状物质，不溶于水和有机溶剂，受热分解，不熔化。糖苷键对酸不稳定，对碱稳定。1.纤维素的结构和性质纤维素的结构单元是D-吡喃葡萄糖基，它们通过-1，4-糖苷键相互连接。分子式为(C6H10O5)n，聚合度为几百到一万。线性、长链和半刚性聚合物；高聚合度和结晶度；形成氢键。多糖天然药物聚合物及其衍生物，纤维素与淀粉的单体结构差异，多糖天然药物聚合物及其衍生物，纤维素性质(1)化学反应性：醇羟基可以发生氧化、醚化、酯化、接枝共聚等。在酯化反应中，伯醇羟基的反应速度最快。(2)氢键的作用：结合氢键可以在纤维素分子内部

15、或之间形成，氢键也可以与其他分子形成。一般来说，在结晶区的羟基上形成了氢键，而在非晶区有少量的游离羟基。多糖，天然药物聚合物及其衍生物，(3)吸湿和解吸：游离羟基容易与极性水分子形成氢键缔合，导致吸湿。吸水率与无定形区域的比例成正比。(4)膨胀性：纤维素在浓碱液(12.5%)中能形成碱纤维素，晶格稳定。离子半径越小，水合程度和溶胀能力越大；当温度降低和浓度增加时，溶胀效应增加。(5)降解热降解：加热时发生水解或氧化降解。20150，仅解吸纤维素；150240，葡萄糖脱水组；240400，破坏纤维素分子中的糖苷键和碳碳键；400，芳构化和石墨化。机械降解：聚合度降低，而结晶度降低。多糖是天然药物

16、聚合物及其衍生物。(6)水解：在酸性条件下容易水解，在碱性条件下一般稳定。酸水解浓酸或高温原因：分子构象分子内氢键封闭葡萄糖苷键、多糖天然药物聚合物及其衍生物，而碱水解仅在高温下水解；(1)粉状纤维素；(1)来源和制备方法，多糖天然药物聚合物及其衍生物，包括纤维素和半纤维素，聚合度约为500。(2)白色、无嗅、无味粉末，具有纤维素的一般性质，不溶于水、稀酸和大多数有机溶剂，微溶于氢氧化钠溶液。平衡吸湿大多低于10%，流动性差，有一定的压缩性。(3)填充剂的应用有利于药物压片，多糖天然药物聚合物及其衍生物；(2)微晶纤维素(1)来源及制备方法，多糖天然药物聚合物及其衍生物，胶体微晶纤维素：纤维素亲水分散剂；(2)白色、无嗅、无味、多孔、可流动的粉末，不溶于水、不溶于水、溶于水、溶于水、溶于水、溶于水、溶于水、溶于水、溶于水、溶于水、溶于水，聚合度约为220，结晶度高。可压缩性：高度可变形和高度可压缩。吸附反应性能：小部分溶于稀碱液，大部分溶胀，反应性能高。(3)纤维素和物理改性纤维素的应用辅料：它们能牢固地吸附药物和其他物质，并起到球化作用，无需制粒，可直接压片。崩解剂：不易吸收水分，在水中或胃中能迅速崩解。稳定剂：能在水中形成稳定的分散体。药物制