第四章 天然药用高分子材料及其衍生物

1、一、定义自然界存在可供药物制剂作辅料的高分子自然界存在可供药物制剂作辅料的高分子 二、分类天然高分子材料、生物发酵或酶催化合成的高分子天然高分子材料、生物发酵或酶催化合成的高分子材料、天然高分子材料衍生物材料、天然高分子材料衍生物 三、特点（优点）无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、生物相容无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、生物相容性好、价格低廉性好、价格低廉均多糖：由一种糖基聚合而成：由一种糖基聚合而成淀粉、纤维素、甲壳素等淀粉、纤维素、甲壳素等杂多糖：由两种或两种以上的糖基聚合而成：由两种或两种以上的糖基聚合而成阿拉伯胶，果胶、海藻酸等阿拉伯胶，果胶、海藻酸等分类：直链结构纤维素、直链淀

2、粉等纤维素、直链淀粉等支链结构支链淀粉等支链淀粉等性质：结晶性、吸湿性、溶解性、降解性等结晶性、吸湿性、溶解性、降解性等一、淀粉（结构）（结构）直链淀粉分子量 105直链淀粉的结构支链淀粉分子量：107108支链淀粉的结构1葡萄糖单位2麦芽糖单位3异麦芽糖单位4-1,6苷键5-1,4苷键 淀粉粒的结构一、淀粉（性质）（性质）（一般物性）薏米淀粉颗粒结构薏米淀粉颗粒结构大米淀粉颗粒结构大米淀粉颗粒结构淀粉颗粒形状（与来源有关）及粉体学性质淀粉颗粒形状（与来源有关）及粉体学性质一、淀粉（性质）（性质）（一般物性）溶解性溶解性：不溶于乙醇、乙醚、冷水；溶于热水、：不溶于乙醇、乙醚、冷水；溶于热水、D

3、MSO、DMF含水量含水量：有一定的吸水性，有平衡水分（：有一定的吸水性，有平衡水分（含量与来源有含量与来源有关，表关，表4-1，第，第97页页）氢键作用力氢键作用力：为什么淀粉不显潮湿：为什么淀粉不显潮湿吸湿与解析吸湿与解析：含水量随环境湿度变化，含有自由水可被：含水量随环境湿度变化，含有自由水可被微生物利用微生物利用水化及糊化水化及糊化：糊化过程的本质：糊化过程的本质淀粉的回生淀粉的回生：淀粉回生的本质：淀粉回生的本质一、淀粉（水解）a,化学水解）b,酶催化水解一、淀粉（性质）（性质）显色 一、淀粉（来源、加工及物理改性）（来源、加工及物理改性）来源: 植物的根须及种子植物的根须及种子 一

4、、淀粉（来源、加工及物理改性）（来源、加工及物理改性）加工：工艺流程（P100） 三废 主要是废水，其中含细颗粒淀粉、蛋白质等物质 处理 自然沉降及发酵 生物技术处理一、淀粉（来源、加工及（来源、加工及物理改性物理改性）物理改性 淀粉的糊化与a化淀粉的预胶化与部分a化预胶化玉米淀粉：PCS部分a-化淀粉可压性淀粉Starch1500（美国Colorcon公司） 3种不同物理状态的淀粉的配合： 5的游离态直链淀粉的游离态直链淀粉15的游离态支链淀粉的游离态支链淀粉80非游离态淀粉非游离态淀粉一、淀粉（来源、加工及（来源、加工及物理改性物理改性）物理改性 淀粉的糊化与a化淀粉的预胶化与部分a化预胶

5、化玉米淀粉：PCS部分a-化淀粉可压性淀粉Starch1500（美国Colorcon公司） 3种不同物理状态的淀粉的配合： 5的游离态直链淀粉的游离态直链淀粉15的游离态支链淀粉的游离态支链淀粉80非游离态淀粉非游离态淀粉一、淀粉衍生物1，羧甲基淀粉钠性质及应用：膨胀系数大、可压性好；口服辅料、赋形剂、崩解剂及微胶囊2，交联淀粉性质及应用：提高强度、耐酸、耐碱、耐剪切、冻融稳定性好、膜强度提高、膨胀能力下降3，羟乙基淀粉性质及应用：粘度稳定、黏胶性好、醚键对酸、碱、热及氧化剂稳定；细胞冷藏的抗冻剂、抗酶解 ?二、纤维素及其衍生物纤维素结构与性质 纤维素单体：吡喃葡萄糖 淀粉： a a 吡喃葡萄

6、糖键接方式： 14 糖苷键 淀粉： 14糖苷键构象： 杆状构象 淀粉： 螺旋状 (rod-like conformation) (helical conformation) 结构 n-22苷苷键键654321123456苷苷羟羟基基苷苷键键OHCH2OHHHOHOHHOHHOHOHCH2OHHOHHOHHOOHHOHHCH2OHHOHOHHHOHOHCH2OHOHHHHO纤纤维维二二糖糖（重重复复单单元元）还还原原端端非非还还原原端端 OOHOOHCOOOOOOOHOOHCHOHOOHCCOH H2OHH2OH H2OHH2OH纤维素淀粉 纤维素纤维素作为植物的骨架作为植物的骨架二、纤维素及其

7、衍生物纤维素结构与性质 1，化学反应性：氧化、酯化、醚化2，氢键相互作用：分子内、分子间、与其它分子3，吸湿与解吸：常温下吸湿过程发生在非晶区4，溶胀性：有限溶胀、无限溶胀5，降解性：热降解、机械降解6，水解性：酸水解、碱水解(剥皮反应)性质 二、纤维素及其衍生物来源与物理改性 1，来源构成植物的支持组织，是植物细胞壁的主要成分，药用纤维素主要来自于棉花。二、纤维素及其衍生物来源与改性 2，改性l 粉状纤维素（机械粉碎）：具有可压性、流动性差、分子量2105l 微晶纤维素（酸水解）: 吸附性（水、油）、分散性、反应性粉状纤维素微晶纤维素二、纤维素及其衍生物来源与改性 3，纤维素及改性纤维素在药

8、物制剂中的应用l 粉状纤维素（机械粉碎）：具有可压性、流动性差、分子量2105l 微晶纤维素（酸水解）: 吸附性（水、油）、分散性、反应性填充剂、稀释剂、赋形剂、填充剂、稀释剂、赋形剂、黏合剂、崩解剂、助悬剂黏合剂、崩解剂、助悬剂缓释材料等缓释材料等一、纤维素及其衍生物纤维素衍生物 关于纤维素衍生物的几个概念l 反应位点和反应方式l 影响纤维素衍生物性能的因素：取代基、取代度（可能会对于3）、取代基均匀度（对于糖基、对于整链、对于一些复杂反应）、链平均长度及衍生物的分子量分布l 交联与接枝一、纤维素及其衍生物纤维素衍生物 l 醋酸纤维素（CA）：醋酸酐（取代度）l 纤维素醋法酯 （CAP）：邻苯二甲酸酐、醋酸酐l 醋酸纤维素丁酸酯（CAB）：l 羧甲基纤维素羧甲基纤维素钠（CMCNa）：氯乙酸交联羧甲基纤维素纳（CCNa）：氯乙酸反应后加热羧甲基纤维素钙（CMCCa）：氯乙酸反应后加碳酸钙l