药用高分子材料高分子材料在药物制剂中的应用.ppt

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1、药用高分子材料药用高分子材料第三章第三章 高分子材料在药高分子材料在药物制剂中的应用原理物制剂中的应用原理界面界面：是指物质的相与相之间的交界面。相是指体系中物理：是指物质的相与相之间的交界面。相是指体系中物理 和化学性质均匀的部分，有固、液、气三相有：液和化学性质均匀的部分，有固、液、气三相有：液/液液（如乳剂）、液（如乳剂）、液/气（如气雾剂）、固气（如气雾剂）、固/气（如散剂）、固气（如散剂）、固/液（如混悬剂）、固液（如混悬剂）、固/固等。固等。界面现象界面现象：是指物质在界面上发生的物理化学现象。：是指物质在界面上发生的物理化学现象。表面表面：两相中有一相是气体的界面。气：两相中有一

2、相是气体的界面。气/固；气固；气/液。液。表面现象表面现象：液：液/气、固气、固/气界面上发生的物理化学现象。气界面上发生的物理化学现象。界面是指两相接触的约界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区几个分子厚度的过渡区，若其中一，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。相为气体，这种界面通常称为表面。常见的界面有：气常见的界面有：气-液界面，气液界面，气-固界面，液固界面，液-液界面，液液界面，液-固界面，固固界面，固-固界面。固界面。严格讲表面应是液体和固体与其严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气饱和蒸气之间的界面，但之间的界面，但习惯上把液体或固体与习惯上把液体或固体与空气空气的界面称为液

3、体或固体的表面。的界面称为液体或固体的表面。常见的界面有常见的界面有：1.1.气气-液界面液界面2.2.气气-固界面固界面3.3.液液-液界面液界面4.4.液液-固界面固界面5.5.固固-固界面固界面1 1 吸附方式吸附方式1.1 1.1 颗粒填料高聚物填充体系颗粒填料高聚物填充体系(一一)表面与高分子吸附表面与高分子吸附1.2 1.2 蛋白质、多糖、类质细胞壁、人造器官蛋白质、多糖、类质细胞壁、人造器官 高分子材料在固液界面的吸附能力高分子材料在固液界面的吸附能力1.3 1.3 生物黏附给药系统：材料和黏膜表面作用机理生物黏附给药系统：材料和黏膜表面作用机理（1 1）电荷理论电荷扩散产生双电

4、层黏附）电荷理论电荷扩散产生双电层黏附（2 2）吸附理论范德华力、氢键、疏水键力、水化力、立体化）吸附理论范德华力、氢键、疏水键力、水化力、立体化 学构象力黏附学构象力黏附（3 3）润湿理论材料溶液扩散润湿黏膜黏附）润湿理论材料溶液扩散润湿黏膜黏附（4 4）扩散理论相互扩散导致分子间相互缠绕）扩散理论相互扩散导致分子间相互缠绕 广泛接受广泛接受 2 2 吸附量影响因素及规律吸附量影响因素及规律（1 1）浓度浓度增加趋于极限值，极限吸附量高分子增加趋于极限值，极限吸附量高分子 小分子小分子（2 2）高聚物分子量高聚物分子量 低分子量：低分子量：极限吸附量随分子量增加而增加。极限吸附量随分子量增加

5、而增加。高分子量：高分子量：影响不明显影响不明显.（3 3）吸附介质吸附介质（化学性质、比表面、孔性质）（化学性质、比表面、孔性质）A A 化学性质化学性质 决定高分子和溶剂的竞争决定高分子和溶剂的竞争 B B 比表面比表面 决定吸附量决定吸附量 C C 孔性质孔性质 分级高分子分级高分子 非孔性：非孔性：优先吸附分子量大的分子，分子量分布窄优先吸附分子量大的分子，分子量分布窄 孔性：孔性：分子量增大，吸附量下降，原因分子量增大，吸附量下降，原因;M;M大不能渗透细孔大不能渗透细孔D D 溶剂溶剂 良溶剂：极限吸附量小，不良溶剂：极限吸附量大良溶剂：极限吸附量小，不良溶剂：极限吸附量大.聚苯乙

6、烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯 溶剂竞争溶剂竞争:溶剂与表面形成氢键或较强吸引高分子表观吸附溶剂与表面形成氢键或较强吸引高分子表观吸附 为零或负吸附为零或负吸附 E E 温度：温度：温度升高，极限吸附量或高或低温度升高，极限吸附量或高或低高分子吸附形态高分子吸附形态单点附着单点附着线圈附着线圈附着分子平躺在表面分子平躺在表面无规线团的吸附无规线团的吸附非均匀的链段分布非均匀的链段分布多层吸附多层吸附(二二)高分子表面膜界面膜高分子表面膜界面膜 1 1 高分子成膜机理：高分子成膜机理：高分子链链节抛锚在表面，其余链节伸展在形成界面的体相中，高分子链链节抛锚在表面，其余

7、链节伸展在形成界面的体相中，在溶解高分子的一相界面成膜。在溶解高分子的一相界面成膜。2 2 高分子成膜过程高分子成膜过程：（1 1）确定展开体系）确定展开体系 （2 2）选择展开溶剂）选择展开溶剂.3 3 油水界面展开成膜展开剂的选择规律：油水界面展开成膜展开剂的选择规律：若高分子溶于水相，展开剂溶于油相；若高分子溶于水相，展开剂溶于油相；若高分子溶于油相，展开剂溶于水相；若高分子溶于油相，展开剂溶于水相；展开剂密度：介于油水之间，浮在界面展开剂密度：介于油水之间，浮在界面.4 4 高分子表面膜特点高分子表面膜特点（1）膜性质：分子量对膜性质影响小，）膜性质：分子量对膜性质影响小，相同，则相同

8、，则a相同，取向相相同，取向相 同同,表面电势相同表面电势相同 膜性质：膜性质：-a，表面电势，表面电势a的关系与分子量无关的关系与分子量无关 链节所占面积链节所占面积a,表面压表面压 （2）力学性质：力学性质与分子量有关，）力学性质：力学性质与分子量有关，凝胶面积随分子量增加凝胶面积随分子量增加而增加，凝胶压力随分子量增加减小而增加，凝胶压力随分子量增加减小.（3）膜凝聚性：）膜凝聚性：增加高分子链间的吸引力，膜更凝集增加高分子链间的吸引力，膜更凝集.例：聚甲基例：聚甲基丙烯酸乙酯比聚丙烯酸乙酯的膜有更大凝聚性丙烯酸乙酯比聚丙烯酸乙酯的膜有更大凝聚性（4 4）耐压性：）耐压性：增加侧链长度会

9、降低膜的可压缩性增加侧链长度会降低膜的可压缩性.油水界面，油水界面，侧链增长，油溶解非极性侧链侧链增长，油溶解非极性侧链,易脱离界面进入油相，膜易脱离界面进入油相，膜的崩溃压力降低即可压缩性降低的崩溃压力降低即可压缩性降低.（5 5）展开性能：）展开性能：共聚能改善高分子展开性能共聚能改善高分子展开性能.例：聚苯乙烯例：聚苯乙烯不能在水面展开，但苯乙烯和丙烯酸或醋酸乙烯酯的共不能在水面展开，但苯乙烯和丙烯酸或醋酸乙烯酯的共聚物可以展开聚物可以展开4 4 作用作用 保护膜：起分隔作用的界面膜保护膜：起分隔作用的界面膜1 1 药物控释膜定义药物控释膜定义：包裹在药物颗粒、微丸或片芯表面的高分子膜，

10、由高分子乳包裹在药物颗粒、微丸或片芯表面的高分子膜，由高分子乳胶粒子或高分子溶液形成连续的包衣膜，要求包衣工作温度胶粒子或高分子溶液形成连续的包衣膜，要求包衣工作温度在在TgTg以上，冷却凝固的薄膜以上，冷却凝固的薄膜.2 2 药物控释膜通透性及影响因素药物控释膜通透性及影响因素：控释膜通透性控释膜通透性：在释膜对药物的通用能力，用透过系数表示：在释膜对药物的通用能力，用透过系数表示 控释膜通透性影响因素控释膜通透性影响因素：膜材料、增速剂、制孔剂、包衣溶：膜材料、增速剂、制孔剂、包衣溶剂等剂等(三三)药用功能膜药用功能膜3 3 膜材料膜材料 EC(EC(乙基纤维素）透过性是乙基纤维素）透过性

11、是CACA（醋酸纤维素）的（醋酸纤维素）的1/10.1/10.增塑剂增塑剂 降低降低TgTg,软化胶乳粒子呈紧密填充状态软化胶乳粒子呈紧密填充状态 EC 8%-30%EC 8%-30%透过性变小，再增加变小不明显透过性变小，再增加变小不明显.CA CA 三乙酸甘油酯聚乙烯醇增加，透过性变小，超过三乙酸甘油酯聚乙烯醇增加，透过性变小，超过一定量，反而变大一定量，反而变大 制孔剂制孔剂 尿素、甘露醇、甘油、羟丙甲纤维素尿素、甘露醇、甘油、羟丙甲纤维素(HPMC)(HPMC)增增加透过性加透过性.包衣溶剂包衣溶剂 组成影响膜结构组成影响膜结构 乙醇水乙醇水ECEC包衣制膜，乙包衣制膜，乙醇与水政法速

12、度不同，聚合物溶液发生相分离形成孔洞，醇与水政法速度不同，聚合物溶液发生相分离形成孔洞，乙醇增加，孔隙率减小乙醇增加，孔隙率减小.三维网状结构的高分子，有空间网状结构，三维网状结构的高分子，有空间网状结构，并在网状结构的孔隙中又填充液体介质的一类分散体系。并在网状结构的孔隙中又填充液体介质的一类分散体系。分类交联键性质的不同交联键性质的不同化学凝胶物理凝胶凝胶中含液体的多少凝胶中含液体的多少冻胶干凝胶(四四)凝胶与功能水凝胶凝胶与功能水凝胶凝胶的性质凝胶的性质触变性触变性溶胀性溶胀性脱水收缩性脱水收缩性透过性透过性溶胀度溶胀度 一定温度下，一定温度下，单位质量或体积的凝单位质量或体积的凝胶所能

13、吸收液体的极限量胶所能吸收液体的极限量 v水凝胶是亲水性聚合物通过化学键、氢键、范水凝胶是亲水性聚合物通过化学键、氢键、范德华力或物理缠结形成的交联网络，不溶于水德华力或物理缠结形成的交联网络，不溶于水但在水中能够吸收大量的水而溶胀，同时保持但在水中能够吸收大量的水而溶胀，同时保持固态形状。固态形状。环境敏感性水凝胶环境敏感性水凝胶环境敏感性水凝胶分类环境敏感性水凝胶分类l温度温度lpH值值l光光l压力压力l生物分子生物分子l电场电场 环境敏感性水凝胶的相转变的作用力环境敏感性水凝胶的相转变的作用力l疏水疏水l亲水亲水l范德华力范德华力l静电相互作用静电相互作用 1 1温敏性温敏性水凝胶水凝胶

14、 温度敏感性水凝胶是其体积能随温度变化的高分子凝胶。温度敏感性水凝胶是其体积能随温度变化的高分子凝胶。v 热胀温度敏感型：较高临界溶解温度热胀温度敏感型：较高临界溶解温度UCST(Upper Critical Solution Temperature)。Ucst以上，大分子链亲水性以上，大分子链亲水性增加，因水合伸展，是水凝胶在增加，因水合伸展，是水凝胶在Ucst以上突然体积膨胀；以上突然体积膨胀；v 热缩温度敏感型：较低临界溶解温度热缩温度敏感型：较低临界溶解温度LCST(Lower Critical Solution Temperamre)。lcst以上，大分子链疏水性以上，大分子链疏水性

15、增加，发生卷曲，是水凝胶在增加，发生卷曲，是水凝胶在Ucst以上突然体积急剧下降以上突然体积急剧下降在药物，尤其是蛋白质类药物控制释放中具有很大的应在药物，尤其是蛋白质类药物控制释放中具有很大的应用价值用价值。(1)共价交联的温敏水凝胶共价交联的温敏水凝胶 主要主要有有N-取代丙烯酰胺类聚合取代丙烯酰胺类聚合物，这类聚合物物，这类聚合物的的LCST在在2532，与人体体温较接，与人体体温较接近，近，如聚如聚N-异丙基丙烯酰胺异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)、聚、聚(N,N二二乙基丙烯乙基丙烯酰胺酰胺)(PDEAAm)及聚及聚N异丙基丙烯酰胺与异丙基丙烯酰胺与聚乙二醇的接枝共聚物聚乙二醇的接枝共

16、聚物、N异丙基丙烯酰胺与丙烯酸异丙基丙烯酰胺与丙烯酸丁酯的共聚物等。这类水凝胶被用来制备眼用水凝胶丁酯的共聚物等。这类水凝胶被用来制备眼用水凝胶制剂及蛋白质、多肽类药物的控制释放制剂制剂及蛋白质、多肽类药物的控制释放制剂。(2)(2)热可逆性水凝胶热可逆性水凝胶(物理水凝胶物理水凝胶)(Thermally reversible g)(Thermally reversible gels,TGR)els,TGR)。有些聚合物水溶液在室温下呈自由流动的液态有些聚合物水溶液在室温下呈自由流动的液态而在体温下呈凝胶态，即形成热可逆性水而在体温下呈凝胶态，即形成热可逆性水凝胶凝胶(TGR)(TGR)。这类可逆凝胶有：聚异丙基丙烯酰胺与离子型聚合物这类可逆凝胶有：聚异丙基丙烯酰胺与离子型聚合物(如如聚丙烯聚丙烯酸酸)的接枝或嵌段共聚物、聚环氧乙烷的接枝或嵌段共聚物、聚环氧乙烷(PEO)(PEO)与聚环与聚环氧丙烷氧丙烷(PPO)(PPO)嵌段共聚物及其衍生物嵌段共聚物及其衍生物、PEGPEG与聚乳酸与聚乳酸(PLA)(PLA)的嵌段共聚物等。其中最广泛应用的嵌段共聚物等。其中最广泛应用的是的是PEO