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第九章药用辅料及其应用第三节药用高分子材料-2天然药用高分子材料的分类多糖类：如淀粉、纤维素、阿拉伯胶、海藻酸、甲纱、果胶等。蛋白质类：聚L-氨基酸、明胶、白蛋白等。其他类（一）来源：植物的种子或块中如:大米约80%;小麦约70%;马铃薯约有20％第一节淀粉及其衍生物一、淀粉薏米淀粉颗粒结构大米淀粉颗粒结构来源淀粉含量品种淀粉含量糙米73%豌豆58%高梁70%蚕豆49%燕麦面67%荞麦面40%小麦66%甘薯19%大麦60%马铃薯16%谷子60%1.淀粉粒的比重约为1.5，不溶于冷水,但吸湿性很强——淀粉制造工业的理论基础所谓水磨法，就是利用这一性质。先将原料打碎成糊(若原料为玉米一类籽粒粮则必须先行浸泡，然后湿磨破坏组织，使其成糊)，除去蛋白质及其它杂质，再使淀粉在水中沉淀析出2.直链淀粉溶于热水（60-80度），支链淀粉不可溶。（可用于分离二者）（二）、淀粉的性质3.淀粉的糊化淀粉在水中经加热后出现膨润现象，继续加热，成为溶液状态，这种现象称为糊化，处于这种状态的淀粉称为-淀粉。表2-5几种谷物淀粉粒的糊化温度淀粉种类糊化温度范围（℃）糊化开始温度（℃）大米58~6158小麦65~67.565玉米64~7264高粱69~7569糊化的本质：淀粉在水中加热后，破坏了结晶胶束区的弱的氢键，水分子开始侵入淀粉粒内部，淀粉粒开始水合和溶胀，结晶胶束结构逐渐消失，淀粉粒破裂，直链淀粉由螺旋线形分子伸展成直线形，从支链淀粉的网络中逸出，分散于水中；支链淀粉呈松散的网状结构，此时淀粉分子被水分子包围,呈粘稠胶体溶液。糊化温度：糊化通常发生在一个狭窄的温度范围，较大的颗粒先糊化，较小的颗粒后糊化。淀粉粒溶胀、内部结构破坏的温度范围，称为糊化温度。4.淀粉老化经过糊化的淀粉在较低温度下放置后，会变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象为淀粉的老化。老化后的淀粉失去与水的亲和力，难以被淀粉酶水解，因此不易被人体消化吸收，遇碘不变蓝色。淀粉老化的本质：糊化的淀粉分子在温度降低时，又自动排列成序，分子间经由羟基生产氢键而相互结合，形成高度致密的结晶化的不溶性淀粉分子微晶束。如果淀粉糊的冷却速度很快，特别是较高浓度的淀粉糊，直链淀粉分子来不及重新排列界成束状结构，便形成凝胶体。淀粉由增溶或分散态向不溶的微晶态的不可逆转变，即大多是直链淀粉分子的重新定位。5.显色反应：直链淀粉支链淀粉+I2兰色紫红色为什么会有这样的颜色变化?这是因为淀粉二级结构中的孔穴（每圈为六个葡萄糖单位）恰好可以络合碘分子，而形成一个有色络合物的缘故。呈色的溶液加热时，螺旋伸展，颜色褪去，冷却后重新显色。1.在食品加工中的作用1）用于糖果制作过程中的填充剂，也可以作为淀粉糖浆的原料。为了防粘、便于操作，可使用少量淀粉代替有害的滑石粉。2）作为雪糕、冰棍及罐头增稠剂，增加制品结着性和持水性。3）用于稀释饼干的面筋浓度和调节面筋膨润度，解决饼干坯收缩变形的问题。(三)应用2.在药物制剂中的应用稀释剂，崩解剂，填充剂，粘合剂等。淀粉由直链与支链构成的聚集体，直链淀粉分散于支链网孔中，支链遇水膨胀以及直链脱离促进淀粉崩解发生。二、糊精(一)来源与制法淀粉水解糊精酸性、干燥蓝糊精红糊精无色糊精(二)性质熔点178(伴随分解)，呈乙醇、乙醚，缓缓溶于水，其水溶物约为80%；易溶于热水，水溶液煮沸变稀，放冷粘度增加。(三)应用稀释剂、粘合剂，增粘剂。但制成的片剂释放性能差，对主药含量的测定有干扰。(四)环糊精由环状-D-吡喃葡萄糖苷构成，聚合度为6、7、8，分别成、、-环糊精。OOOOOOOOOOOOOOHOH2COHHOH2CHOH2CCH2OHCH2OHHOH2COHOHOHOHOHHOHOHOHOHOHOOHOHCH2OHCCCCCOCOHO三、预胶化淀粉(一)制法：将玉米淀粉加水后利用加热法(或机械法)使淀粉的分子长链全部(或部分)断裂成为短链，最终成为一种胶态物质。然后将预胶化淀粉烘干、磨细、过筛使之成为微粉。(二)应用：预胶化淀粉：它是淀粉经水解的产物,保持了淀粉的形状,改善了其可压性、流动性,不改变其崩解性,制成的片剂硬度、崩解性都较好,释药速度快,有利于提高生物利用度。它既可直接加入作为粘合剂，也可作为湿法造粒的粘合剂；流动性好，更适合药物的造粒工艺。可缩短药片在胃液中的崩解时间，从而更利于药效的发挥，提高药片的生物利用度。此外，它可作为“脉冲给药片”的重要赋形材料，或作为两种不同药物之间的天然“阻隔层”材料。应用是广泛应用的崩解剂，系淀粉的羧甲基醚，水性羧甲基的存在，使淀粉分子内及分子间氢键减弱．结晶性减小，轻微的交联结构降低了它的水溶性，从而在水中易分散并具溶胀性．吸水后体积可增加300倍。目前国内外均有商品出售。四．羧甲基淀粉钠存在:纤维素存在于一切植物中。是构成植物细胞壁的基础物质。第二节纤维素结构：一、微晶纤维素(MicrocrystallineCellulose)应用常见的牌号有Avicel(美国)、KC-W和RC-N(日本)、Solka-Flok(意大利)等。同一牌号又分为不同的型号，如Avicel有PH型、TQ型和RC型之分。PH型Avicel又根据其粒度大小分为PH-101、PH-102和PH-103等。赋形剂：能牢固地吸附药物及其他物料，并起球化作用，不无需造粒，可直接压片。崩解剂：既不易吸潮又能在水中或胃中迅速崩解。稳定剂：在水中能形成稳定分散体。药物制剂的缓释材料：药物可进入微晶纤维素的多孔结构，与微晶纤维素分子羟基形成分子间氢或被微晶纤维素分子氢键所包含，干燥成型后药物分子被固定。第一种合成高分子的诞生1864年的一天，瑞士巴塞尔大学的化学教授舍恩拜因在自家的厨房里做实验，一不小心把正在蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶打破在地板上。因为找不到抹布，他顺手用他妻子的布围裙把地擦干，然后把洗过的布围裙挂在火炉旁烘干。就在围裙快要烘干时，突然出现一道闪光，整个围裙消失了。为了揭开布围裙自燃的秘密，舍恩拜因找来了一些棉花把它们浸泡在硝酸和硫酸的混合液中，然后用水洗净，很小心地烘干，最后得到一种淡黄色的棉花。现在人们知道，这就是硝酸纤维素，它很易燃烧，甚至爆炸。被称为火棉，可用于制造炸药。这是人类制备的第一种高分子合成物。虽然远在这之前，中国人就知道利用纤维素造纸，但是改变纤维素的成分，使它称为一种新的高分子的化合物，这还是第一次。第一种塑料的诞生英国冶金学家、化学家帕克斯发现硝酸纤维素能溶解在乙醚和酒精中，这种溶液在空气中蒸发了溶剂可得到一种角质状的物质。美国印刷工人海厄特发现在这种物质中加入樟脑会提高韧性，而且具有加热时软化，冷却时变硬的可塑性，很易加工。这种用樟脑增塑的硝酸纤维素就是历史上第一种塑料，称为赛璐珞(Celluloid)。它广泛被用于制作乒乓球、照相胶卷、梳子、眼睛架、衬衫衣领和指甲油等。人造丝的诞生1884年夏尔多内产生了将硝酸纤维素溶液纺成一种新纤维的想法，他制造了第一种具有光泽的人造丝。当1889年这种新的纤维在巴黎首次向公众展示时曾引起了轰动。这种人造丝有丝的光泽和手感，也能洗涤。可惜这种人造丝极易着火燃烧。后来硝酸纤维素人造丝被更为防火的两个品种所取代，一种是醋酸纤维素，另一种是再生纤维素。今天这两种人造丝的产量已是生丝的65倍。第三节其他天然高分子材料一、阿拉伯胶（一）来源豆科植物金合欢树的树干创伤分泌渗出物，主要由多糖组成（二）性质1.形状：泪珠状圆球颗粒，呈透明的琥珀色2.溶解度：由于具有高度分枝状结构，具有高度的水溶性，易溶于冷热水，属于水溶性胶3.黏度：由于有较多的支链而形成粗短的螺旋结构，具有一定的粘稠性4.酸稳定性5.表面活性剂：具有良好的亲油性和亲水性，是非常好的天然水包油型乳化稳定剂（三）应用口服安全无毒，但由于含有异种蛋白和多糖，不宜作注射剂用。黏合剂，常与淀粉混合使用；乳化剂；增稠剂；助悬剂；微囊材料等二、胶原（一）来源主要以动物组织如猪皮、牛皮、猪和牛的跟腱、鱼皮、禽爪为原料提取出的物质。（二）性质1.胶原吸水膨胀，但不溶于水；与水共热，断裂部分肽键生成胶原2.胶原的许多物化性能，主要与分子链中疏水性的氨基酸之间和肽键之间由于氢键引起的聚集行为有关，具有生物相容性和生物活性。（三）应用1.可在体内降解的材料如吲哚美辛胶原蛋白烧伤膜2.一种安全、有效的软组织缺损的整形材料3.以胶原制成高强度纤维，可作为手术缝线；4.以胶原制备成贴剂、凝胶剂、喷雾剂等，可用于创伤治疗和伤口止血。三、明胶（一）来源是白色或淡黄色的半透明颗位或条块，系动物骨皮等结缔组织胶原纤维蛋白的水解产物。（二）性质1.溶胀和溶解在冷水中吸水膨胀并软化，在热水中溶解（加热至40℃）在等电点时，明胶的粘度、溶解度、透明度、溶胀度最小。2.黏度在室温下形成网状结构，因而黏度增加。3.凝胶化质量优良的明胶的凝胶形成温度应在29—35℃范围内。4.稳定性室温、干燥状态下可放置数年。（三）、应用由于明胶的凝胶具有热可逆性，主要的用途是作为硬胶囊、软胶囊以及微囊的囊材。由于明胶的薄膜均匀，有坚硬的拉力并富有弹性，故可用作片剂包衣的隔离层材料。还常用作栓剂的基质、片剂的粘合剂和吸收性明胶海绵的原料由于明胶与生物有良好的相容性，所以是理想的透皮制剂的基材四、甲壳素和壳聚糖（一）来源甲壳素又名几丁质、甲壳质，化学名称是(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄聚糖。甲壳素广泛存在于虾、蟹等节足类动物的外壳、昆虫的甲壳、软体动物的壳和骨骼及菌、藻类等，是自然界含量仅次于纤维素的第二大天然高分子，甲壳素又是唯一大量存在的天然碱性多糖。（二）性质甲壳素分子间作用力极强，不溶于水和一般有机溶剂。（三）、应用口服无毒，无皮肤刺激和眼刺激，对人体有良好的相容性。甲壳素医用敷料：甲壳素具有良好的组织相容性，可灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物且不脱水收缩药物缓释剂：多孔海绵状性质止血棉、止血剂：在血管内注射高粘度甲壳素，可形成血栓口愈合剂，使血管闭塞，从而在手术中达到止血目的，较注射明胶海绵等常规止血方法，操作容易，感染少。天然多糖类材料——壳聚糖是甲壳素去除部分乙酸基后的产物（甲壳素的衍生物），甲壳素继续用浓碱乙酸基化则得到壳聚糖，具有一定的粘度，无毒、无害、无副作用。不溶于水和碱液，但可溶于多种酸溶液中。壳聚糖的化学结构与纤维素非常相似，只是2位碳上得的羟基被氨基所代替。正是由于这个氨基使其具有许多纤维素所没有的特性，也增加了许多化学改性的途径。适用广，生物相容性良好的新型生物材料正在受到人们的普遍重视：可吸收性缝合线，用于消化道和整形外科人工皮，用于整形外科、皮肤外科，用于Ⅱ、Ⅲ度烧伤，采皮伤和植皮伤等细胞培养，制备不同形状的微胶囊，培养高浓度细胞，如包封的是活细胞，则构成人工生物器官海绵，用于拔牙患、囊肿切除、齿科切除部分的保护材料眼科敷料，可生成较多的成胶原和成纤维细胞隐形眼镜用于药物释放系统和组织引导再生材料固相酶载体壳聚糖五、海藻酸钠（一）来源海带、海藻和巨藻（二）性质1.无臭、无味、白色至淡黄色粉末；不溶于有机溶剂和酸类；能缓缓溶于水形成黏稠液体，具有高黏性2.具有吸湿性3.与蛋白质、明胶、淀粉相容性好4.胶凝作用与其分子中古洛糖醛酸的含量和聚合度有关5.与大多数多价阳离子反应会形成交联。第四节药用合成高分子材料聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯低密度聚乙烯包装膜聚四氟乙烯酚醛树脂硅橡胶聚丙烯人造心脏---聚氨酯橡胶隔膜人工肾脏是一种血液净化装置，它是用高分子材料制成的具有透析过滤作用的膜，完成过滤和排泄功能。把尿素、尿酸以及外来的有毒物质排除体外，使患者的生命得以延缓。透析膜是透析型人工肾的关键。它必须有相当的强度和对血液的稳定性。能制成极薄片或极细的丝，以增加与血液接触，能随制造工艺不同，控制膜孔大小以满足血液透析或过滤的需要。用做透析膜的高分子材料主要有再生纤维素、醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、EVA、聚砜、聚碳酸酯等。人工膝关节一、聚乙烯醇（一）来源并不是由乙烯醇单体聚合形成的，因为乙烯醇极不稳定，不存在乙烯醇单体