文档介绍：1第四章天然药用高分子材料第一节概述一、天然药用高分子材料的定义天然药用高分子材料是指自然界存在的可供药物制剂作辅料的高分子化合物,它们有淀粉、纤维素、阿拉伯胶、甲壳素、海藻酸、透明质酸、明胶以及白蛋白(如人血清白蛋白、玉米蛋白、鸡蛋白等)等。植物、动物和藻类是提取、分离和加工天然药用高分子材料的生物材料。近年来,人类回归自然的心理以及人类生存的环境变化,促使了人类对天然物的利用,天然药用高分子材料亦在其中。2天然药用高分子材料已用作药物制剂的各种辅料。不同药物剂型和制剂对天然药用高分子材料的要求不尽相同,随着现代制剂工业的发展,药物新剂型、新制剂的不断出现,原始的天然药用高分子的性质已不适应制剂的许多应用范围。因此,有必要根据其结构及性质进行物理、化学或生物的改(变)性加工处理,使其能符合药用和制剂工业生产的特殊需要和应用要求。在改(变)性加工处理过程中,天然药用高分子通过物理结构破坏、分子切断、重排、氧化或在分子中引入取代基,形成了性质发生变化、加强或具有新的性质的天然药用高分子衍生物。例如,淀粉的改性产物羧***淀粉、淀粉磷酸酯等;纤维素的改性产物微晶纤维素、羧***纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基***纤维素、丁酸醋酸纤维素、琥珀酸醋酸纤维素等。3二、天然药用高分子材料的分类天然药用高分子材料按照其化学组成和结构单元可以分为多糖类、蛋白质类和其他类。多糖类天然药用高分子是糖基间通过苷键连接而成的一类高分子聚合体。其在医药工业和食品工业应用最多的首推淀粉、纤维素、阿拉伯胶,其次是海藻酸、甲壳素、果胶等。蛋白质类天然药用高分子,主要是用动物原料制取的一类聚L-氨基酸化合物,明胶以及白蛋白等属于此类。其他类则是无特定组成单元的天然药用高分子的统称。4依据原料的来源,天然药用高分子材料还又可分为淀粉及其衍生物,纤维素及其衍生物和甲壳素及其衍生物等。淀粉及其衍生物是指天然淀粉和由淀粉改性制取的产物(淀粉衍生物)。纤维素及其衍生物是天然纤维素及由纤维素改性制取的产物(纤维素衍生物) 。甲壳素及其衍生物则为天然甲壳素及甲壳素改性物。纤维素衍生物在医药工业和其他工业方面的应用较为广泛。5按照加工和制备方法,将天然高分子经过化学改性得到的羧***淀粉、羧***纤维素、***纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、丁酸醋酸纤维素等称为天然高分子衍生物,或称为半合成高分子;将黄原胶以及聚谷氨酸等生物发酵或酶催化合成的生物高分子也归为天然高分子类。因此,药用天然高分子材料包括:天然高分子材料、生物发酵或酶催化合成的高分子材料和天然高分子衍生物材料三大类。6三、天然药用高分子材料的特点天然药用高分子及其衍生物结构和性能各异。绝大多数天然药用高分子材料及其衍生物具有无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、与生物的相容性好和价格低廉等优点和特点,是药物制剂加工时选用的一类重要辅料。作为药用辅料,天然药用高分子及其衍生物不仅用于传统的药物剂型中,而且可用于缓控释制剂、纳米药物制剂和靶向给药系统等新型现代剂型和给(输)药系统。以药用淀粉纳米载体为例,淀粉有良好的生物相容性;可生物降解,降解速率可调节;无毒、无免疫原性;材料来源广,成本低;与药物之间无相互影响。淀粉在水中可膨胀而具有凝胶的特性,这也有利于其应用于人体。当淀粉制备成小于1000 nm的纳米粒时,静脉注射可被人体的网状内皮系统(肝、脾)迅速消除,因此具有被动靶向的优良特性,可用作治疗细菌感染及溶酶体疾病,目前也多用于大分子多肽蛋白类药物的载体。7第二节淀粉及其衍生物一、(1)结构淀粉是由一薄层蛋白包着的颗粒状存在于植物中的,颗粒内除含有75%-80%的支链淀粉(amylopectin)外,还含有20%-25%的直链淀粉(amylose)。支链淀粉称糖淀粉,直链淀粉又称胶淀粉。二者的结构单元均为D-吡喃型葡萄糖基。直链淀粉是葡萄糖基之间以α-1,4-苷键连接的线性多聚物。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。8直链淀粉化学结构式直链淀粉的分子构象(右手螺旋结构) 9支链淀粉是一种高度分枝的大分子,各葡萄糖基单位之间以α-1,4-苷键连接构成它的主链,在主链分枝处又通过α-1,6-苷键形成支链,分枝点的α-1,6-糖苷键占总糖苷键的4%~5%。支链淀粉的分子量较大,根据淀粉来源及分支程度的不同,平均相对分子质量范围在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α-1,6-苷键接出的分支。支链淀粉分子的形状犹如树枝状,小分支较多,估计至少在50个以上。支链淀粉链型构象示意1-葡萄糖单位;2-麦芽糖单位;3-异麦芽糖单位 4-α-1,6-糖苷键;5-α-1,4-糖苷键苷键10支链淀粉的化学结构淀粉的分子量及分子量