第五章-药用合成高分子材料

第五章药用合成高分子材料药用高分子材料学PolymersinPharmaceuticsContentsinThisChapter聚丙烯酸/聚丙烯酸钠交联聚丙烯酸钠卡波沫丙烯酸树脂聚乙烯醇聚维酮交联聚维酮乙烯/醋酸乙烯共聚物聚乙二醇聚氧乙烯蓖麻油泊洛沙姆第一节丙烯酸类均聚物和共聚物第二节乙烯基类均聚物和共聚物第三节环氧乙烷类均聚物和共聚物第四节其他合成类药用高分子材料二甲基硅油硅橡胶聚乳酸乳酸/羟基乙酸共聚物生物降解聚合物第五节药用高分子制品压敏胶粘合剂离子交换树脂高分子水分散体本章学习要求1掌握卡波沫和丙烯酸树脂的结构特点、性质及其在药剂学中的应用；2掌握聚乙烯醇的结构、性质及其在药剂学中的应用3掌握压敏胶粘合剂、离子交换树脂、高分子水分散体4掌握生物降解聚合物聚乳酸、乳酸/羟基乙酸共聚物的特征5掌握聚乙二醇、泊洛沙姆的结构特征及应用6了解聚维酮类、EVA类、聚氧乙烯蓖麻油的结构特征及应用药用高分子材料学第一节丙烯酸类均聚物和共聚物聚丙烯酸Polyacrylicacid聚丙烯酸钠Sodiumpolyacrylate交联聚丙烯酸钠Sodiumcross-linkedpolyacrylate卡波沫Carbomer丙烯酸树脂Acrylicacidresin第一节丙烯酸类均聚物和共聚物一、聚丙烯酸/聚丙烯酸钠（一）分子结构丙烯酸单体加成聚合NaOH中和Arylicacidmonomer按元素组成和结构变化关系聚合反应加成聚合缩合聚合按反应机理聚合反应连锁聚合：链引发、增长、终止逐步聚合（二）制备（三）基本理化性质1外观性质透明片状固体或白色粉末2溶解性PAA溶于水、乙醇、甲醇PAA-Na仅溶于水，不溶于有机溶剂聚丙烯酸在水中解离：高分子羧基阴离子+氢离子(pKa=4.75)羧基阴离子相互排斥，利于大分子卷曲链的伸展和溶剂化当聚丙烯酸被碱中和以及形成聚丙烯酸钠时，解离程度增加，在水中的溶解度也增大3、粘度和流变性溶解度越高，粘度也越大在低pH和盐溶液中，聚合物的粘性均减小PAA及钠盐的水溶液呈现假塑性流体性4化学反应性PAA可以被氢氧化钠中和，也可以被氨水、三乙醇胺、三乙胺等弱碱性物质中和在较高温度下，聚丙烯酸可以与乙二醇、甘油、环氧烷烃等发生酯键结合并形成交联型水不溶性聚合物切应速度剪切应力二、交联聚丙烯酸钠丙烯酸钠为单体，在水溶性氧化—还原引发体系和交联剂存在下经沉淀聚合形成的水不溶性聚合物二乙烯基类化合物乙二醇、甘油、环氧烷烃等聚合产物呈胶冻状或透明的弹性体用甲醇萃取出未反应单体和低聚物，干燥后粉碎得到白色或微黄色的颗粒状粉末过硫酸盐性质o高吸水性树脂材料o在水中不溶，但能迅速吸收自重数百倍的水分而溶胀o吸水机理与其聚电解质性质有关，而非一般的毛细管现象l在交联的网络结构内，羧酸基团吸引与之配对的可动离子和水分子，产生很高的渗透压，结构内外的渗透压差和聚电解质对水的亲和力，促使大量水迅速进入树脂内l当树脂外部溶液中含有盐离子时：渗透压差减小，同时抑制大分子羧酸基团解离，树脂吸水量和吸水速度均减弱l树脂吸水后具有很高的凝胶强度和弹性，即使施加一定压力，水分也不被挤出l但长时间的受热会使树脂吸水率下降高分子电解质可动离子交联点交联的网络结构应用主要用作外用软膏或乳膏的水性基质巴布剂的主要基质材料具有保湿、增稠、皮肤浸润、胶凝等作用聚丙烯酸钠提高食品粘度或形成凝胶人造肉牙膏方便面食品Excipient:Carbomer971PManufacturer:BFGoodrichMagnification:2000×Voltage:25kV1、性状白色疏松、酸性、具引湿性粉末，有轻微气味三、卡波沫（Carbomer）2、类型900系列：聚丙烯酸与烯丙基蔗糖或季戊四醇交联Carbomer910,934,934P,940,941,971P,974PCAS：9003-01-4Carbomer1342生产公司：美国Goodrich（2005年10月被美国诺誉Noveon收购）商品名：CarbopolNoveon,Inc.Carbomer类型粘度（厘泊）（0.5%中性液）残留溶剂9103000-7000苯（0.2%）93430500-39400苯（0.2%）934P29400-39400苯（60ppm）94040000-60000苯（0.2%）9414000-11000苯（0.2%）974P29400-39400乙酸乙酯（0.2%）13429500-26500苯（0.2%）Carbomer980乙酸乙酯/环氧乙烷0.2%3、一般性质酸碱度pH=2.7–3.5（0.5%水分散液）pH=2.5–3.0（1%水分散液）堆密度：1.76–2.08g/cm3振实密度：1.4g/cm3Tg：100–105°C熔点：260°C30min降解含水量：通常含水量2%（w/w）吸湿性物质，25℃、50%RH的平衡水分含量为8–10%水分含量不影响其增稠性，但会导致难以处理，更难分散4、重要性质：溶解、溶胀及凝胶特性结构中存在大量羧酸基团，有一定亲水性可分散于水，1%分散液的pH=2.5-3.0在水中迅速溶胀，但不溶解易与无机碱和有机碱形成树脂盐常用中和剂无机碱类：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸氢钠及硼砂有机碱类：三乙醇胺中和成盐并沿着聚合物主链产生负电荷，同性电荷之间的排斥作用使分子链伸展，此反应迅速，增稠作用即时完成1gCarbomer与0.4gNaOH中和用碱中和时，在水、醇中逐渐溶解，粘度迅速增大低浓度时形成澄明溶液高浓度时形成具有一定强度和弹性的半透明状凝胶卡波沫中和前后物理尺寸变化StructurebeforeneutralizationStructureafterneutralization卡波沫分子溶胀、溶解及粘度变化的原因：分子中存在的大量羧基基团卡波沫中和前后分子结构变化分子链卷曲很紧羧基解离，长链伸展，分子体积增大1000倍形成弥漫状结构，出现粘度很快增加的现象重要性质：粘性特征pH3或pH12粘度显著降低pH在6-11之间达到最大粘度或稠度且十分稳定高pH时粘度反而下降：过多的中和剂起抑制解离的作用凝胶在紫外线下丧失粘度，可通过加入适宜的抗氧剂减缓过量盐类电解质可影响分子间的静电斥力，使卡波沫凝胶崩散，溶液或凝胶的粘性随之下降碱土金属离子以及阳离子聚合物等均可与之结合生成不溶性盐性质：乳化及其稳定作用在乳剂系统中具有乳化和稳定双重作用其分子中存在亲水与疏水部分，因而具有乳化作用，常用作乳化剂的型号为1342型可在较大范围内调节两相粘度，大部分型号均可采用性质：稳定性为稳定、吸湿性物质，在104°C以下2h不影响其增稠性，过高温度可导致其变色及稳定性下降，260°C30min可完全降解。干粉不适宜霉菌生长，但水分散液中需加入防腐剂某些防腐剂高浓度时可引起分散液的浑浊和粘度的降低水凝胶可高压蒸汽灭菌，粘度及pH变化小分散液暴露于光线中导致粘度下降，可通过加入水溶性紫外吸收剂benzophenone-2或-4（0.05–0.1%）（与0.05–0.1%EDTA合用）采用三乙醇胺作为中和剂也可提高Carbomer凝胶的UV稳定性Benzophenone-4：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸防晒剂3号，广谱紫外线吸收剂，具有吸收效率高、无毒、无致畸性副作用FDA批准的I类防晒剂广泛用于防晒膏、霜、蜜、乳液、油等防晒化妆品中5、在药剂学中的作用FunctionalCategorylbioadhesivelemulsifyingagentlrelease-modifyingagentlsuspendingagentltabletbinderlviscosity-increasingagent1、粘合剂与包衣材料用作颗粒剂和片剂的粘合剂，常用量为2%-10%用作包衣材料具有衣层坚固、细腻和滑润感好的特点2、局部外用制剂基质用作软膏、洗剂、乳膏剂、栓剂或亲水性凝胶剂的基质优良的流变学性质与增湿、润滑能力搽于皮肤表面具有特别的细腻滑爽感在皮肤上铺展性良好用量少3、乳化剂、增稠剂和助悬剂Carbomer1320是一种新型高分子乳化剂卡波沫具有交联的网状结构，特别适合用作助悬剂常用量0.5%～1%0.4%的Carbomer940的助悬效果与2.3%CMC或6%黄原胶相当用于内服或外用液体药剂的增粘4、缓释控释材料：在于其溶胀与形成凝胶的性质以卡波沫为骨架与以纤维素衍生物为骨架制备的水凝胶型控释制剂不同pH可影响卡波沫骨架的松弛与膨胀，其释药性能与pH有关制剂外表面水化形成与一般凝胶有所区别的凝胶层，卡波沫完全水化时，其内部的渗透压使结构破裂降低了凝胶密度，但仍能保持完整性，药物通过凝胶层以均匀的速率向外扩散，使释药呈零级或近零级动力学过程须注意：贮存一段时间后制剂释药性能可能发生变化与碱性药物生成盐并形成可溶性凝胶发挥缓释、控释作用，特别适合于制备缓释液体制剂，如滴眼剂、滴鼻剂5、生物粘附剂Bioadhesion生物粘附：天然或合成的大分子亲水凝胶与机体组织产生长时间的粘附用Carbomer制备粘膜粘附片剂以达到缓释效果聚合物大分子链与粘膜糖蛋白大分子相互缠绕而维持长时间粘附作用与一些水溶性纤维素衍生物配伍使用有更好的效果HPMC+Carbomer：MolecularinteractionBetamethasonedipropionateCreamChlorocresolpropyleneglycolwhitepetrolatumwhitewaxCyclomethiconesorbitolsolutionglycerylmonooleateceteareth-30carbomer940sodiumhydroxideRRESTASIS™cyclosporineophthalmicemulsionEachmLoActive:cyclosporine0.05%oInactives:glycerincastoroilpolysorbate80carbomer1342purifiedwatersodiumhydroxidetoadjustthepHOsmolality：230-320Osmol/kgpH：6.5to8.05mg/mLOralthioridazineHClSuspension盐酸硫利达嗪(精神安定剂)InactiveIngredientscarbomer934Flavorpolysorbate80purifiedwatersodiumhydroxidesucroseoBIAXINsuspension：clarithromycinfororalsuspensioninactiveingredientsCarbomercastoroilcitricacidhypromellosephthalateMaltodextrinpotassiumsorbatePovidonesilicondioxideSucrosexanthangumtitaniumdioxidefruitpunchflavor四、丙烯酸树脂o甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯等单体按不同比例共聚而成的一大类聚合物包括：甲基丙烯酸酯共聚物甲基丙烯酸共聚物Supplier：RöhmGmbHGermanyWeb:表甲基丙烯酸共聚物共聚单体(n1:n2)MwR1R2国产名称Rohm品名粘度mpa·s甲基丙烯酸/丙烯酸丁酯(1:1)2.5×105HC4H9肠溶型Ⅰ号丙烯酸树脂胶乳液EudragitL300-55≤50甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯(1:1)1.35×105CH3CH3肠溶型Ⅱ号丙烯酸树脂EudragitL10050～200甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯(1:2)1.35×105CH3CH3肠溶型Ⅲ号丙烯酸树脂EudragitS10050～2001、类型甲基丙烯酸酯共聚物共聚单体(n1:n2)MwR1R2国产名称Rohm品名粘度mpa·s丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯(2:1:0)8.0×105C4H9-胃崩型丙烯酸树脂胶乳液EudragitNE30D丙