藥用高分子材料學(xué)論文

1、藥用高分子材料學(xué)水凝膠與藥物制劑摘要:水凝膠(hydrophilic gel;hydrogel是親水性聚合物的三維網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu), 能夠吸收大量水分或生理液體而呈現(xiàn)凝膠狀態(tài)。 水凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其 溶脹性、 黏附性和生物相容性等性質(zhì)。 以水凝膠為基質(zhì)的緩釋控釋劑型得到深入 的研究。 很多藥物均可作為水凝膠給藥系統(tǒng)的模型藥物, 水凝膠在現(xiàn)代藥劑學(xué)中 可作為許多制劑的載體,具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:水凝膠;結(jié)構(gòu);性質(zhì);應(yīng)用Medical polymer materials science- water gel and drug preparationXuHuiMin(Jiangsu univer

2、sity, college of medicine, pharmaceutical 1002 3100902040 Abstract: water gel (hydrophilic gel; hydrogel is a hydrophilic polymer 3 d mesh structure, can absorb a large number of moisture or physiological liquid and present state of gel. Water gel mesh structure determines its swelling resistance, a

3、dhesion capability, biocompatibility and other properties. Water gel as the matrix of slow-release controlled release dosage form further research. Many medications can be used as water gel give medicine system model drug, water gel in the modern pharmacy in as many preparation of carrier, has a bro

4、ad prospect of application. Keywords: water gel; Structure; Properties; application1. 水凝膠分類水凝膠根據(jù)分類系統(tǒng)的不同有多 種分類方法,如按照其側(cè)基的性質(zhì)可 分為中性或離子型水凝膠;按照其制 備方法可分為均聚物或共聚物網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)水凝膠;按照水凝膠網(wǎng)格的物理結(jié) 構(gòu)又可分為無定形結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、 氫鍵鍵合結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)和水狀膠 體聚集體等;按照水凝膠對(duì)外界刺激 的應(yīng)答情況可分為傳統(tǒng)的水凝膠和環(huán)境敏感性水凝膠 2。 根據(jù)來源, 可分為 天然和合成水凝膠;根據(jù)凝膠形成的 機(jī)制,可分為物理和化學(xué)水凝膠。 2. 水

5、凝膠的結(jié)構(gòu)水凝膠是親水性聚合物的三維網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu) 1, 而其適合用作藥物載體并表 現(xiàn)出來一些特殊的性質(zhì),很大程度上 是依賴于其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。描述其 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的最重要的幾個(gè)參數(shù)有溶 脹狀態(tài)下聚合物的體積分?jǐn)?shù) 2, s(評(píng) 價(jià)水凝膠吸收并固定液體能力的量 度相鄰交聯(lián)點(diǎn)間聚合物鏈的分子 量 M c (聚合物交聯(lián)程度的量度相 應(yīng)網(wǎng)孔大小 (衡量大分子鏈中藥物 擴(kuò)散的空間大小用于解釋水凝膠結(jié)構(gòu)的最常用的 兩個(gè)理論是平衡溶脹理論和橡膠彈性 理論。平衡溶脹理論平衡溶脹理論認(rèn)為交聯(lián)的聚合物 凝膠在浸入液體中與周圍環(huán)境逐漸平 衡的過程中只受到兩個(gè)相反的作用 力,即混合的熱力學(xué)力和聚合物鏈的 收縮力,達(dá)到平衡時(shí)兩

6、個(gè)作用力相等。 橡膠彈性理論水凝膠具有和橡膠相似的性質(zhì), 對(duì)應(yīng)力均能產(chǎn)生彈性反應(yīng)。當(dāng)水凝膠 發(fā)生相對(duì)小的變形(小于 20%時(shí),能 夠快速恢復(fù)到原來的大小,水凝膠的 這種行為可以用橡膠彈性理論來說明 其結(jié)構(gòu)。3. 水凝膠的物理、 化學(xué)和毒理學(xué) 性質(zhì)溶脹性水凝膠的溶脹性(swelling 是指 凝膠吸收液體后自身體積明顯增大的 現(xiàn)象,是彈性凝膠的重要特性,分為 兩個(gè)階段:溶劑分子鉆入凝膠中與 大分子相互作用形成溶劑化層(伴有 放熱效應(yīng)和體積收縮現(xiàn)象液體分 子的繼續(xù)滲透,這時(shí)凝膠體積大大增 大。影響水凝膠溶脹的因素:交聯(lián) 率(最重要聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu) 環(huán)境敏感性水凝膠的溶脹可被特定的 環(huán)境因素所激發(fā)。

7、環(huán)境敏感性環(huán)境敏感性水凝膠又被成為智能 水凝膠,指自身能感知外界環(huán)境(如 溫度、 pH 、光、電、壓力等微小變 化或刺激,并能產(chǎn)生相應(yīng)的物理結(jié)構(gòu) 和化學(xué)變化的高分子凝膠。敏感性水 凝膠的這種智能性在藥物的緩釋 4、 蛋 白質(zhì)的分離提純、活性酶的包埋和人 工肌肉方面有著廣闊的應(yīng)用前景。例 如,對(duì)生物可降解溫度敏感性水凝膠 用于甲狀旁腺相關(guān)肽的可控釋放 10的 研究。黏附性黏附指同種或兩種不同的物體表 面相黏接的現(xiàn)象。在現(xiàn)代新型的藥物 制劑中為了通過黏附作用達(dá)到長效、 緩釋和靶向給藥的目的,往往使用聚 合物水凝膠,就是利用了水凝膠的黏 附性。生物相容性水凝膠具有良好的生物相容性 3, 其原因在于,

8、聚合物網(wǎng)絡(luò)中吸收了大 量的水分子,并較大程度上伸展了被 交聯(lián)的大分子鏈,是整個(gè)材料具備了 一種流體的性質(zhì),與機(jī)體中組織很相 似,柔軟、潤滑的表面提供了與組織 表面親和的環(huán)境。另外,制備凝膠過 程中殘留的單體、引發(fā)劑等雜質(zhì)在純 化過程易被除去,使得生物相容性大 大提高。機(jī)械性質(zhì)水凝膠的機(jī)械性質(zhì)對(duì)其藥劑學(xué)應(yīng) 用非常重要。例如,藥物傳遞載體在 應(yīng)用工程中的完整性對(duì)于其是否獲得 批準(zhǔn)十分重要。用于保護(hù)蛋白質(zhì)的敏 感性治療藥物的藥物傳釋系統(tǒng)也必須 保證其完整性,才能有效的保護(hù)藥物 直至釋放。細(xì)胞毒性和體內(nèi)毒性用細(xì)胞培養(yǎng)的方法,即細(xì)胞毒試 驗(yàn)可用于評(píng)價(jià)水凝膠的毒性。 4. 水凝膠的應(yīng)用4.1水凝膠在給藥系

9、統(tǒng)中的應(yīng)用 以水凝膠為基礎(chǔ)的藥物傳遞 5載 體可應(yīng)用于口服、直腸、眼部和皮下 給藥等。 口服給藥水凝膠在藥劑領(lǐng)域中應(yīng)用最普遍 的就是通過口腔途徑給藥。經(jīng)口服給 藥后,水凝膠可以將藥物傳遞到四個(gè) 主要部位:口腔、胃、小腸和結(jié)腸。 通過控制水凝膠在體液中溶脹性質(zhì)和 生物黏附性,可以使其在特定部位的 釋藥具有控釋的特點(diǎn)。另外,水凝膠 也能黏附在口服給藥通道的特定區(qū) 域,使局部藥物濃度增加,從而促進(jìn) 了藥物在釋放部位的吸收。 直腸給藥直腸途徑給藥已經(jīng)用于多種類型 的藥物的傳釋,盡管直腸給藥可能會(huì) 因其給藥劑型產(chǎn)生不適感,是患者的 可接受性有所不同。而降水凝膠設(shè)計(jì) 成生物黏附制劑,可能會(huì)克服傳統(tǒng)栓 劑的

10、問題。 Mayazaki 等研究了以具有 熱 膠 凝 性 質(zhì) 的 木 糖 葡 萄 糖 (xyloglucan 凝膠作為直腸給藥的載 體,以家兔進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn),直腸給含 有吲哚美辛的木糖葡萄糖凝膠,結(jié)果 顯示,與市售吲哚美辛栓劑相比,其 血藥濃度 -時(shí)間曲線顯示了很好的控釋特點(diǎn),生物利用度未降低。 眼部給藥眼部給藥中,由于眼具有自身保 護(hù)機(jī)制,是很多藥物不能到達(dá)眼內(nèi)。 因此,傳統(tǒng)的滴眼液給藥后被快速消 除,只有很小部分的藥物被眼吸收, 從而導(dǎo)致生物利用率降低。同時(shí)由于 藥物在眼部的滯留時(shí)間很短,為了得 到足夠的滯留時(shí)間就必須頻繁給藥。 而水凝膠具有彈性,可以成為防止藥 物流失的載體,同時(shí)水凝膠給藥

11、不會(huì) 使患者有沙礫感,會(huì)感到很舒服,解 決傳統(tǒng)眼部給藥的問題。 經(jīng)皮給藥經(jīng)皮給藥的優(yōu)點(diǎn)包括:可以保持 恒定速率長時(shí)間釋藥;可以根據(jù)要求 隨時(shí)終止給藥;藥物可以避免肝臟受 過效應(yīng)。與傳統(tǒng)的軟膏劑與貼劑相比, 溶脹的水凝膠由于含水量很高,與皮 膚接觸后感覺黑很舒服。 皮下給藥膠在藥劑方面的應(yīng)用十分廣泛, 作為皮下給藥的應(yīng)用主要是可植入的 治療。皮下植入外源性物質(zhì)可能會(huì)產(chǎn) 生身體的不良反應(yīng),如炎癥反應(yīng),致 癌作用和免疫原形反應(yīng)。因此,植入 的材料必須是生物相容性的。由于含 水量很高,水凝膠通常被認(rèn)為是生物 相容性材料。另外還有以下優(yōu)點(diǎn): 質(zhì)地軟,彈性好,體內(nèi)植入后機(jī)械刺 激小;水與水凝膠間的表面張力

12、低, 可以抑制蛋白吸附和細(xì)胞黏著;可 廣泛應(yīng)用于不同親水性和不同分子量 的藥物唯一的釋藥可能性(交聯(lián)密 度和溶脹 。以上性質(zhì)有利于蛋白多肽 等不穩(wěn)定藥品的傳遞。納米水凝膠 (nanohydrogel 或 nanogel 是粒徑通常在 11000nm的水凝膠粒 子,能穩(wěn)定地分散在水中形成膠體體 系。納米水凝膠的分子鏈結(jié)構(gòu)介于支 化聚合物和交聯(lián)網(wǎng)狀聚合物之間,其 內(nèi)部為交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),表面通常為所 謂毛發(fā)狀的支化結(jié)構(gòu) 6。 納米水凝膠作 為一種新型的聚合物納米材料,近年 來發(fā)展很快,取得了不少有突破性的 研究成果。尤其是智能納米水凝膠的研究受到更 多的關(guān)注,這是由于它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng) 域有誘人的應(yīng)用前景

13、,如用于藥物靶 向輸送與可控釋放、基因轉(zhuǎn)染、醫(yī)學(xué) 診斷、生物傳感器和生物物質(zhì)的分離 與純化等 79。參考文獻(xiàn)1郭圣榮 . 藥用高分子材料 . 人民衛(wèi)生出版社2鄭俊民 . 藥用高分子材料學(xué) (第三版 . 中國醫(yī)藥科技出版社3陳建海 . 藥用高分子材料與現(xiàn)代藥劑 . 科學(xué)出版社4Y.Qiu,K.Park. Evironmen-sensitive hydrogels for drug delibery.Adv.Drug Deliv.Rev , 2001, 53:321-3395N.A. Peppas. Hydrogels and drug delivery. Curr. Opin. Coll. Int. Sci, 1997, 2: 531-5376Raemdonck K,Demeester J,Smedt S D. Soft Matter, 2009,5:7077Zha L S,Banik B,Alexis F. Soft Matter, 2011, 7(13 :59088Thorne J B,Vine G J,Snowden M J. Collod