藥用高分子材料學(xué)緒論詳解演示文稿

藥用高分子材料學(xué)緒論詳解演示文稿2023/3/241當(dāng)前1頁，總共45頁。（優(yōu)選）藥用高分子材料學(xué)緒論2023/3/242當(dāng)前2頁，總共45頁。吃、穿、主、用、行2023/3/243當(dāng)前3頁，總共45頁。課程的性質(zhì)和目的藥用高分子材料與藥物制劑和藥劑學(xué)密切相關(guān)、相輔相成，尤其是現(xiàn)代藥物和制劑的開發(fā)、醫(yī)藥學(xué)研究以及生命科學(xué)各領(lǐng)域更是離不開高分子化學(xué)和高分子材料?！端幱酶叻肿硬牧稀分饕槍λ幱酶叻肿虞o料，介紹高分子的基本概念、高分子結(jié)構(gòu)與性能以及高分子材料在藥物與制藥工業(yè)中的應(yīng)用原理，并依據(jù)材料種類和結(jié)構(gòu)分別介紹藥用天然高分子材料、藥用合成高分子材料，簡單介紹藥用高分子包裝材料的性質(zhì)、加工與應(yīng)用。2023/3/244當(dāng)前4頁，總共45頁?！端幱酶叻肿硬牧稀肥侵扑幑こ虒I(yè)和藥物制劑專業(yè)的骨干課程，也是學(xué)好后續(xù)課程《藥劑學(xué)》和《藥物制劑工程技術(shù)與設(shè)備》的基礎(chǔ)。該課程的學(xué)習(xí)目的：了解高分子材料學(xué)的最基本理論和藥劑學(xué)中常用的高分子材料的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、性能及用途，并能初步應(yīng)用這些基本知識來理解和研究高分子材料在藥物制劑中的應(yīng)用，為學(xué)習(xí)后續(xù)課《藥劑學(xué)》以及《藥物制劑工程技術(shù)與設(shè)備》等做好準(zhǔn)備。2023/3/245當(dāng)前5頁，總共45頁。教材與參考書1、教材鄭俊民主編，《藥用高分子材料學(xué)》，中國醫(yī)藥科技出版社，2009.1，第3版姚日生主編，《藥用高分子材料》（第2版）,化學(xué)工業(yè)出版社，2008.32、參考書陳建海主編，《藥用高分子材料與現(xiàn)代藥劑》北京:科學(xué)出版社，2003吳其曄主編，《高分子材料概論》,機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6郭圣榮主編,《醫(yī)藥用生物降解性高分子材料》,化學(xué)工業(yè)出版社，2003.112023/3/246當(dāng)前6頁，總共45頁。2023/3/247當(dāng)前7頁，總共45頁。2023/3/248當(dāng)前8頁，總共45頁。學(xué)時安排與考試總學(xué)時：40學(xué)時成績考核期末考試：筆試占80%平時成績：出勤、筆記、作業(yè)占20%2023/3/249當(dāng)前9頁，總共45頁。第一章緒論2023/3/2410當(dāng)前10頁，總共45頁。一、高分子材料的基本概念（一）高分子的定義1、高分子化合物（macromolecules）簡稱高分子，是指分子量很高的一類化合物。大多數(shù)高分子的分子量在104~106之間。大多數(shù)高分子是由許多小而簡單的小分子化合物經(jīng)化學(xué)反應(yīng),以共價鍵連接(聚合)而成。2023/3/2411當(dāng)前11頁，總共45頁。主鏈：構(gòu)成高分子骨架結(jié)構(gòu)，以化學(xué)鍵結(jié)合的原子集合。最常見的是碳鏈，偶爾有非碳原子夾入，如雜入的O、S、N等原子。聚丙烯聚乙二醇側(cè)鏈或側(cè)基：連接在主鏈原子上的原子或原子集合，又稱支鏈。支鏈可以較小，稱為側(cè)基；可以較大，稱為側(cè)鏈。

2023/3/2412當(dāng)前12頁，總共45頁。單體：通常將生成高分子的那些低分子原料稱為單體。單體單元：組成高分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元，通常與形成高分子的原料相聯(lián)系，所以稱單體單元。結(jié)構(gòu)重復(fù)單元：又叫鏈節(jié)，是高分子中重復(fù)出現(xiàn)的那部分，高分子的結(jié)構(gòu)式常用表示，n為鏈節(jié)的數(shù)目。聚合度：聚合物分子中，單體單元的數(shù)目叫聚合度。聚合度常用符號DP(DegreeofPolymerization)表示，也可用x或P表示。2023/3/2413當(dāng)前13頁，總共45頁。其單體是氯乙烯其單體是環(huán)氧丙烷其單體是己二胺和己二酸2023/3/2414當(dāng)前14頁，總共45頁。上面幾個分子中：重復(fù)單元或鏈節(jié)（是高分子鏈的基本組成單位）n為重復(fù)單元數(shù)或鏈節(jié)數(shù)高分子的分子量M等于鏈節(jié)分子量M0與鏈節(jié)數(shù)的乘積，即M=nM02023/3/2415當(dāng)前15頁，總共45頁。對聚氯乙烯而言，重復(fù)單元與單體

元素組成相同，故重復(fù)單元又稱單體單元聚酰胺-66的重復(fù)單元由己二胺NH2（CH2）6NH2和己二酸HOOC（CH2）4COOH兩種單體失水縮合聚合（縮聚）而成，其重復(fù)單元與單體結(jié)構(gòu)不同，只能是結(jié)構(gòu)單元，而不是單體單元注意單體單元與重復(fù)單元的區(qū)別2023/3/2416當(dāng)前16頁，總共45頁。聚合度：聚合物分子中，單體單元的數(shù)目叫聚合度。聚合度常用符號DP(DegreeofPolymerization)表示，也可用x或P表示。聚合物單體單體單元聚合度2nn聚對苯二甲酸乙二酯，滌綸，PET2023/3/2417當(dāng)前17頁，總共45頁。2、高分子化合物通常又稱為聚合物（polymer），確切地說，聚合物是高聚物與低聚物二者的總稱，對于多數(shù)高分子化合物而言，它們實(shí)際上是不同大小分子量的同系混合物，以高聚物為主體，含有少量低聚物。3、高分子材料也稱為聚合物材料，它是以高分子化合物為基本組分的材料，為獲得各種實(shí)用性能或改善其成型加工性能，一般還有各種添加劑，如顏料、填料、增塑劑等。2023/3/2418當(dāng)前18頁，總共45頁。（二）高分子的命名1、習(xí)慣命名法天然高分子大多用此法。如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、橡膠等。天然高分子的衍生物，則在天然高分子前冠以衍生基團(tuán)，如羧甲基纖維素、羧甲基淀粉。合成高分子常用聚合物的合成原料或者以鏈節(jié)來源的單體為基礎(chǔ)進(jìn)行命名。（1）一種單體聚合得到的高分子，在單體或假單體名稱前冠以“聚”字。如聚氯乙烯、聚乙烯等，聚乙烯醇例外，不存在乙烯醇單體，為假單體。2023/3/2419當(dāng)前19頁，總共45頁。（2）由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子：表明或不表明產(chǎn)物類型表明產(chǎn)物類型：“聚”+兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺”不表明產(chǎn)物類型：兩單體名稱或簡稱加后綴“樹脂”，如苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹脂”尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹脂”2023/3/2420當(dāng)前20頁，總共45頁。（3）由兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物：

兩單體名稱或簡稱之間+“-”+“共聚物”：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)：

指的是一類的高分子，而非單種高分子，如：

聚酯：聚酰胺：2023/3/2421當(dāng)前21頁，總共45頁。2、商品名稱主鏈上含有酰胺基的聚合物尼龍我國習(xí)慣以綸字作為合成纖維商品名的詞尾。如滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、腈綸（聚丙烯腈）。聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物的商品名為普流羅尼（pluronic）或普郎尼克。一些外觀類似于天然樹脂的縮聚物商品名稱的后綴字是“樹脂”共聚生成的合成橡膠，商品名直接叫橡膠。2023/3/2422當(dāng)前22頁，總共45頁。3、系統(tǒng)命名法1973年IUPAC提出以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)明明法，但較煩瑣，尚未普遍采用。2023/3/2423當(dāng)前23頁，總共45頁。（三）高分子的分類習(xí)慣分類法按高分子的來源分為天然高分子：淀粉、纖維半合成高分子：改性淀粉合成高分子：聚乙烯2023/3/2424當(dāng)前24頁，總共45頁。按性質(zhì)和用途塑料纖維橡膠涂料膠粘劑功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍。涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料，如：導(dǎo)電性、感光性、高吸水性、藥理功能、醫(yī)療功能等2023/3/2425當(dāng)前25頁，總共45頁。功能高分子-生物醫(yī)用高分子醫(yī)用高分子材料主要包括人工器官（如人工心臟，腎臟等）、眼科材料（如如隱形眼鏡、人工角膜）、人工關(guān)節(jié)、人工骨、醫(yī)用黏合劑、縫合線等。特點(diǎn)：純度高、化學(xué)惰性、穩(wěn)定性好、耐生物老化耐熱性、易消毒性、適當(dāng)強(qiáng)度、易加工成型永久植入，要求耐生物老化，性能衰退緩慢非永久植入，要求能降解，產(chǎn)物無害易排出高分子藥物：包括兩類具有藥理活性的高分子藥物高分子化藥物2023/3/2426當(dāng)前26頁，總共45頁。按高分子的形狀線形高分子：最簡單的長鏈狀高分子支鏈型高分子：主鏈上接著長短不一的支鏈而成樹型的高分子交鏈型高分子：又叫網(wǎng)狀或體型高分子，線形高分子以化學(xué)鍵相互連接成三維網(wǎng)絡(luò)，一般不溶不熔2023/3/2427當(dāng)前27頁，總共45頁?？茖W(xué)分類法：即按高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類有機(jī)高分子：由碳原子或碳、氧、氮、硫、磷等常見原子組成。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可塑性好。碳鏈高分子：主鏈全由碳原子構(gòu)成雜鏈高分子：主鏈除碳原子外，還有碳、氧、氮、硫、磷等常見原子2023/3/2428當(dāng)前28頁，總共45頁。元素有機(jī)高分子：主鏈不含碳原子，而是由硅、硼、鋁、鈦等原子和氧原子構(gòu)成。耐熱、彈性好、疏水性強(qiáng)、絕緣性好。無機(jī)高分子：主鏈和側(cè)鏈結(jié)構(gòu)中均不含碳原子。如石英、玻璃、陶瓷等。2023/3/2429當(dāng)前29頁，總共45頁。二、藥用高分子材料（一）藥用生物材料生物材料是一切用于人體，并直接或間接接觸人體，而不產(chǎn)生任何影響的一類特殊材料。其與普通工程材料的最大區(qū)別是：生物相容性（無毒副作用）。生物材料絕大部分藥用生物材料是高分子材料，常用藥用高分子材料來替代藥用生物材料一詞。醫(yī)用生物材料藥用生物材料藥用無機(jī)材料藥用高分子材料2023/3/2430當(dāng)前30頁，總共45頁。二、藥用高分子材料（二）藥用高分子材料的定義與分類藥用高分子材料指的是藥品生產(chǎn)和制造加工過程中使用的高分子材料，包括作為藥物制劑成分之一的藥用輔料與高分子藥物，以及與藥物接觸的包裝貯運(yùn)高分子材料。分類：按來源可分為天然高分子、半合成高分子、合成高分子；按應(yīng)用性質(zhì)分為藥用高分子化合物和高分子藥物兩大類。藥用輔料是指在藥物制劑加工時所用的除主藥外的為改善藥物使用性能而采用的高分子材料，例如稀釋劑、潤滑劑、粘合劑、崩解劑、糖包衣、膠囊殼等。高分子藥物則不同，它依靠連接在聚合物分子鏈上的藥理活性基團(tuán)或高分子本身的藥理作用，進(jìn)入人體后，能與機(jī)體組織發(fā)生生理反應(yīng)，從而產(chǎn)生醫(yī)療效果或預(yù)防性效果。2023/3/2431當(dāng)前31頁，總共45頁。高分子藥物按分子結(jié)構(gòu)和制劑的形式，高分子藥物可分為三大類：1.高分子化的低分子藥物亦稱高分子載體藥物，其藥效部分是低分子藥物，以某種化學(xué)方式連接在高分子鏈上。高分子載體藥物進(jìn)入人體后，藥理作用通過體液或生物酶的作用發(fā)揮出來。2023/3/2432當(dāng)前32頁，總共45頁。高分子載體藥物有以下優(yōu)點(diǎn)：能控制藥物緩慢釋放，使代謝減速、排泄減少、藥性持久、療效提高；載體能把藥物有選擇地輸送到體內(nèi)確定部位，并能識別變異細(xì)胞；穩(wěn)定性好；釋放后的載體高分子是無毒的，不會在體內(nèi)長時間積累，可排出體外或水解后被人體吸收，因此副作用小。2023/3/2433當(dāng)前33頁，總共45頁。碘酒曾經(jīng)是一種最常用的外用殺菌劑，消毒效果很好。但是由于它的刺激性和毒性較大，近年來日益受到人們的冷落。如果將碘與聚乙烯吡咯烷酮結(jié)合，可形成水溶性的絡(luò)合物。這種絡(luò)合物不僅有同樣的殺作用，而且碘的釋放速度緩慢，刺激性小，安全性高，可用于皮膚，口腔和其他部位的消毒。畜牧業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用。2023/3/2434當(dāng)前34頁，總共45頁。乙烯醇—乙烯胺共聚物載體青霉素2023/3/2435當(dāng)前35頁，總共45頁。2.本身具有藥理活性的高分子藥物這類藥物只有整個高分子鏈才顯示出醫(yī)藥活性，它們相應(yīng)的低分子模型化合物一般并無藥理作用。是真正意義上的高分子藥物。如激素、酶制劑、肝素、葡萄糖、驢皮膠等都是著名的天然藥理活性高分子。物理包埋的低分子藥物這類藥物中，起藥理活性作用的是低分子藥物，它們以物理的方式被包裹在高分子膜中，并通過高分子材料逐漸釋放。典型代表為藥物微膠囊。世界上第一個微膠囊專利也就是魚肝油微膠囊。2023/3/2436當(dāng)前36頁，總共45頁。微膠囊的類型2023/3/2437當(dāng)前37頁，總共45頁。二、藥用高分子材料（三）藥用高分子的由來與發(fā)展我國是醫(yī)藥文明古國，中草藥用于治療生物體疾病的歷史十分悠久，天然藥用高分子的使用要比西方國家早得多。東漢張仲景（公元142～219）在《傷寒論》和《金匱要略》中記載的栓劑、洗劑、軟膏劑、糖漿劑及臟器制劑等十余種制劑中，首次記載了采用動物膠汁、煉蜜和淀粉糊等天然高分子為多種制劑的賦形劑，并且至今仍然沿用。2023/3/2438當(dāng)前38頁，總共45頁。藥用高分子材料發(fā)展到今天，已經(jīng)突破了僅僅作為藥用輔料的應(yīng)用范圍，將高分子與小分子藥物偶聯(lián)從而改變小分子藥物的體內(nèi)行為也成為藥用高分子材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。有機(jī)合成的方法獲得的低分子藥物存在副作用。而且低分子藥物在生物體內(nèi)新陳代謝速度快，半衰期短，易排泄，因而在發(fā)病期間要頻繁進(jìn)藥。過高的藥劑濃度常常帶來過敏、急性中毒和其他副作用。另一方面，低分子藥物對進(jìn)入體內(nèi)指定的部位也缺乏選擇性，這也是使進(jìn)藥劑量增多、療效較低的原因之一。2023/3/2439當(dāng)前39頁，總共45頁。高分子藥物具有低毒、高效、緩釋和長效等特點(diǎn)。與生物體的相容性好，停留時間長。還可通過單體的選擇和共聚組分的變化，調(diào)節(jié)藥物的釋放速率，達(dá)到提高藥物的活性、降低毒性和副作用的目的。進(jìn)入人體后，可有效地到達(dá)癥患部位。合成高分子藥物的出現(xiàn)，不僅改進(jìn)了某些傳統(tǒng)藥物的不足之外，而且大大