药用高分子材料学概论

LOGO《药用高分子材料学》全国高等中医院校规划教材启古纳今厚德精术CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术一、课程的目的和任务药用高分子材料学（Polymersinpharmaceuticals）是适用药物制剂发展需要而设置的课程。目的：使学生了解高分子材料学最基本的理论和药剂学中常用高分子材料的结构、理化性质、性能及用途。任务：主要介绍三方面的知识：（1）高分子材料命名、分类、化学结构；合成反应及化学反应、物理力学性能。（2）高分子材料的来源、生产、化学结构、理化性质及应用。（3）介绍高分子材料用做药用辅料的知识。一课程的目的和任务CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术二高分子材料在药剂学中的应用二、高分子材料在药剂学中的应用药用高分子材料在药剂学中主要是做为药用辅料（Pharmaceuticalexcipients）.药用辅料:在药物制剂过程中经过合理的安全评价的组分（不包括生理有效成分或前体）。药用辅料的作用：（1）有利于成品的加工。（2）有利于药物制剂的稳定性、生物利用度。（3）有利于从外观上鉴别药物制剂。（4）增强药物制剂在贮藏、应用时的安全、有效。CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术(一)作为片剂和一般固体制剂的辅料：1、粘合剂：起的主要作用实际上都是使药物粉末结合起来。淀粉、聚维酮、糊精、卡波沫等。2、稀释剂：稀释剂(或称为填充剂，Fil1ers)的主要作用是用来填充片剂的重量或体积，从而便于压片。微晶纤维素、糊精、淀粉等。3、崩解剂：是使片剂在胃肠液中迅速裂碎成细小颗粒的物质。海藻酸钠、明胶等。4、润滑剂：是降低药片与孔壁之间摩擦力的物质。聚乙二醇等。5、包衣材料：肠溶衣材料、水溶性包衣材料（海藻酸钠、桃胶、醋酸纤维素酞酸）。二高分子材料在药剂学中的应用CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术(二)作为缓释、控释制剂的辅料：高分子材料在现代药剂学中最重要的用途之一是作为药物传递系统的组件、膜材、骨架。控释、缓释给药的传递机理包括：扩散、溶解渗透、离子交换、高分子枝接等。都要使用高分子材料作为组件、膜材和骨架。二高分子材料在药剂学中的应用CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术1、用于扩散控释的材料：纤维素衍生物、壳多糖、尼龙、硅橡胶等。2、溶解、溶蚀或生物降解材料及能形成水凝胶的材料：交联羧甲基纤维素纳、甲壳素、明胶、聚乙二醇等。3、具有渗透作用的高分子渗透膜：聚乙烯醇、聚氨酯、乙基纤维素、醋酸纤维素等。4、离子交换树脂：主要用于离子药物的控制释放；药用离子交换树脂（polacarilin）如：二乙烯苯/甲基丙烯酸钾共聚物等。二高分子材料在药剂学中的应用CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术（三）作为液体制剂或半固体制剂的辅料：主要作为共熔剂、助悬剂、胶凝剂、乳化剂、分散剂、增溶剂使用。包括：纤维素酯、卡波沫、泊洛沙姆、聚维酮等。（四）作为生物粘着性材料：粘着于口腔、胃粘膜处。包括：纤维素醚类、海藻酸、卡波沫等。（五）作为新型给药装置的组件：包括：硅橡胶（可作为导尿管或导药管）、聚酰氨、对苯二甲酸树脂等。（六）作为药物产品的包装材料：包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。二高分子材料在药剂学中的应用CompanyLogo绪论启古纳今厚德精术三药用高分子材料的发展概况和展望三、我国药用高分子材料的发展状况近10余年，中国已有相当的药用高分子材料被开发应用。主要类型有：（1）纤维素及其衍生物（可做为稀释剂、粘合剂等）（2）丙烯酸树脂（肠溶剂、胃崩型、胃溶型、渗透型）（3）合成聚合物（聚维酮、聚乳酸、聚乙烯醇、乳酸/羟基乙酸共聚物）（4）高分子药品包装材料（塑料、眼药水瓶、软膏管、薄膜袋、聚氯乙烯和铝箔附合材料泡罩等）这些药用高分子材料，有些已获批准生产并形成大吨位的生产能力，但与国外相比还有一定差距。CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论一、高分子链的构成(一)高分子的定义高分子化合物(macromolecules)简称高分子，是指分子量很高的一类化合物，其分子链是由许多简单结构单元以一定方式重复连接而成。如何理解高分子?概念掌握要点:1．分子量2．结构单元3．重复单元的连接启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论高分子概念掌握要点:1.分子量大多数高分子的分子量在104-106之间，构成的原子数多达103-105个。2.链与结构单元聚氯乙烯是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成。CH2-CHCH2-CHCH2-CHClClCl聚氯乙烯的链与结构单元示意图结构单元氯乙烯单体3．重复单元的连接高分子化合物是以共价键连接若干个重复单元所形成的以长链结构为基础的大分子量化合物。启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论启古纳今厚德精术高分子小分子聚合反应Polymerization单体能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。即合成聚合物的起始原料。单体（Monomer）在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。结构单元（Structureunit）CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论由于高分子的巨大分子量和它们特殊结构，高分子具备着低分子化合物所没有的一系列独特的物理-力学性能，主要表现在：1．高分子具有很大的分子间作用力，通常只能以粘稠的液态或者固态存在，不能汽化；2.在固态时，其力学性质是弹性与粘性的综合，在一定条件下可以发生相当大的可逆力学形变。3.在溶剂中，表现出溶胀特性，形成介于固态与液态的中间态，如果在溶剂中溶解，其溶液具有很高的粘度，在适当条件下可以加工成纤维和薄膜材料，表现出高度的各向异性等。启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论正因为高分子的这些独特的物理-力学性能，使它们能够直接作为材料使用，或者经过某些加工手段以及加入某些添加剂便之成为优良的材料，赋予其高机械强度、高弹性和可塑性等宝贵使用性能，我们通常把来源于高分子化合物的大量实用性材料，如橡胶、塑料、纤维等，称为高分子材料。不同高分子材料表现出高分子特性的最低分子量各不相同，这与高分子的化学组成、几何结构、分子形态等多种结构因素有关。例如聚氯乙烯呈现高分子特性的最低分子量约为5×l03，而聚异丁烯和聚碳酸酯则分别为l×l03和1×105。启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论习惯上，高分子化合物又称聚合物(polymer)。但比较确切地说，聚合物是高聚物(highmoleCularpolymer)和低聚物(oligomer)二者的总称。高聚物如果一个大分子的重复单元很多，减几个单元不影响其物理性质，则称此种聚合物为高聚物。低聚物如果组成该大分子的单元数较少，增减几个单元对其物理性质有显著影响或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著的高分子特性，类同于一般低分子化合物，则称其为低聚物。对于大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，在总体上表现出高分子的物理-力学特征。在本书中，除特别指明外，仍按传统习惯，称高分子为聚合物。启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论(二)重复单元重复单元是高分子链的基本组成单位。重复单元连接成的线型大分子，类似一条长链，因此有时重复单元称为链节(Link)。对聚苯乙烯而言，它们的重复单元分别是各自的结构单元。为方便起见，可以用重复单元表示高分子的结构式。如，聚苯乙烯的结构式可改写成：聚合CH2CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnCH2CHn高分子结构可以缩写成启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论CH2CHn聚氯乙烯、聚苯乙烯结构示意上式中的中括号表示重复连接，意指整个分子由许多这样的重复单元依次相连成一列组成。n是该大分子重复单元的个数，称为聚合度(degreeofpolymerization，DP)，它是一个平均值，即该聚合物中所含各同系分子重复单元数的平均值，根据测定或计算的方法不同，得到的平均值的大小和含义有所不同。聚合物的分子量M是重复单元分子量M0与聚合度n的乘积：M=n×M02nCHCHCl启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论显然：1、按聚合度计算得到的分子量是聚合物的平均分子量。2、上式也可用来计算平均聚合度，例如常用的聚氯乙烯的分子量为5×104-5×105，其重复单元的分子量为62.5，据此可算出其平均聚合度为800-2400。也就是说，一个聚氯乙烯分子约由800-2400个氯乙烯结构单元组成。启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论启古纳今厚德精术1、习惯命名法天然高分子一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。合成高分子（1）由一种单体合成的高分子：“聚”+单体名称乙烯丙烯氯乙烯甲基丙烯酸甲酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯二、高分子的命名CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论启古纳今厚德精术表明产物类型：“聚”+两单体生成的产物名称（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对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物：聚对苯二甲酸乙二酯不表明产物类型：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”（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”乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论启古纳今厚德精术（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：HOCOCOOCH2CH2OH()n聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4COOH[]nCompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论由一种单体聚合得到的高分子，可以在单体名称前冠以”聚”字，如聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯等，它们分别是乙烯、丙烯、乳酸、甲基丙烯酸甲酯的聚合物。由2种单体缩合聚合得到的高分子，可以在2种单体形成的链节结构名称前冠以“聚”字，如聚对苯二甲酸乙二(醇)酯是单体对苯二甲酸和乙二醇的缩聚物，聚己二酰己二胺是单体己二酸和己二胺的缩聚物。它们分别可以归入聚酯、聚酚胺这种以链节结构特征命名的一类聚合物中。类似的代表一类聚合物的名称尚有聚醚、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯等，每一类都包括一些具体品种。由2种或以上单体共聚得到的高分子则习惯在单体名称后加上后缀“共聚物”，如乙烯/醋酸乙烯共聚物，乙交酯/丙交酯共聚物，聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物等。注意区分以下三种聚合物启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论(二)商品名称许多高分子材料都有它们各自的商品名称，这些商品名称大都比较简单而被普遍采用。在药用高分子材料中，有一些材料也有它们的商品名，如聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物的商品名为普流罗尼(PluroniC)，聚二甲基硅氧烷亦称硅油等。我国习惯以“纶”字作为合成纤维商品名称的后缀字，如尼龙称为锦纶；涤纶即是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等。另外，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”，前面取其原料简名；许多经共聚合生产的合成橡胶，商品名直接称为橡胶，在“橡胶”前面加上共聚单体简名或有代表性的字。启古纳今厚德精术CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论启古纳今厚德精术（1）树脂类（未加工成型的原料都称为树脂）（2）橡胶类如丁苯橡胶－－－丁二烯、苯乙烯聚合物乙丙橡胶－－－乙烯、丙稀共聚物硅橡胶－－－－硅氧烷（3）纤维氯纶PVC聚氯乙烯丙纶PP聚丙烯腈纶PANC聚丙烯腈CompanyLogo第一节高分子材料的基木概念第一章概论(三)系统命名