凝胶

甘肃中医药大学高分子凝胶在药剂学中的应用14药物制剂陆今成2016/10/20高分子凝胶在药剂学中的应用114508048陆今成14药物制剂（甘肃中医药大学）摘要：通过资料了解高分子凝胶在药剂学中的各种应用，通过查阅各方面的文献资料，高分子凝胶在化学膜、化学阀、化学机械器件、药物的控制释放、人工触觉系统等方面在药剂学中的应用。我国智能高分子材料的开发与研究存在着不足，与世界先进水平相比有很大的差距，影响了我国信息、航天，航空、能源、建筑材料、航海、船舶、军事等诸多部门的发展。国外智能高分子材料正处于研究开发阶段，各发达国家都是对其相当重视。因此，21世纪智能高分子材料会被更加广泛应用。关键词：高分子凝胶药剂学应用Polymergelapplicationinpharmacy114508048陆今成14PharmaceuticalpreparationsAbstract:theapplicationofpolymergelthroughprofilesinpharmacy,bylookingatvariousaspectsofliterature,thepolymergelinthechemicalfilm,chemicalvalve,chemicalmechanicaldevice,thecontrolofdrugrelease,isplayinganimportantartificialtouchsystem,etc.Researchanddevelopmentofintelligentpolymermaterialsinourcountrythereisinsufficient,hasagreatgapcomparedwiththeadvancedworldlevel,affectedourcountryinformation,aerospace,aviation,energy,buildingmaterials,thedevelopmentofnavigation,Marine,military,andmanyotherdepartments.Foreignintelligenceinpolymermaterialresearchanddevelopment,thedevelopedcountriesarethinkhighlyofit.Therefore,inthe21stcenturyintelligentpolymermaterialscanbemorewidelyused.Keywords:polymergelapplicationpharmacy美国约翰·霍普金斯大学医学院报告称，他们开发出一种新型水凝胶生物材料，在软骨修复手术中将其注入骨骼小洞，能帮助刺激病人骨髓产生干细胞，长出新的软骨。在临床试验中，新生软骨覆盖率达到86%，术后疼痛也大大减轻。论文发表在2013年1月9日出版的《科学·转化医学》上埃里希还说，研究小组正在开发下一代移植材料，水凝胶和黏合剂就是其中之一，二者将被整合为一种材料。此外，她们还在研究关节润滑和减少发炎的技术。加拿大最新的研究显示，水凝胶（Hydrogel）不仅有利于干细胞（Stemcell）移植，也可加速眼睛与神经损伤的修复。研究团队指出，像果冻般的水凝胶是干细胞移植的理想介质，可以帮助干细胞在体内存活，修复损伤组织。中国科学院兰州化学物理所研究员周峰课题组利用分子工程，设计制备出一种具有双交联网络的超高强度水凝胶，大大提高了水凝胶的机械性能。相关研究已发表于《先进材料》。据国外媒体报道，美国加州大学圣迭戈分校的纳米科学工程师日前研发出了一种凝胶，这种凝胶中含有能够吸附细菌毒素的纳米海绵。这种凝胶有望用于治疗抗药性金黄色葡萄球菌（methicillin-resistantStaphylococcusaureus，MRSA。这种细菌产生了对所有青霉素的抗药性，常常被称作“超级细菌”）导致的皮肤和伤口上的感染。在不使用抗生素的情况下，这种“纳米海绵水凝胶”能够把被抗药性金黄色葡萄球菌感染的小鼠皮肤上的损伤减小到最小。这项研究日前发表在学术期刊《先进材料》（AdvancedMaterials）上。作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。值得注意的是，不同的应用领域应该选用不同的高分子原料，以满足不同的需求。高分子凝胶的定义。凝胶是在橡胶中线型分子经交联后形成网状结构的不溶不熔性凝胶。常分为干胶凝胶和胶乳凝胶。前者是指线型生胶经交联后形成不溶于苯或甲苯等溶剂的冻状交联聚合物；而后者是指胶乳粒子因受化学或物理作用失去流动性、胶粒聚集变成含水胶乳粒子的聚集体，它不是真正的凝胶，可以溶解在甲苯之类的溶剂中。凝胶是一种特殊的分散体系，其中胶体颗粒或高聚物分子相互连接，搭成架子，形成空间网状结构，液体或气体充满在结构空隙中。其性质介于固体和液体之间，从外表看，它成固体状或半固体状，有弹性；但又和真正的固体不完全一样，其内部结构的强度往往有限，易于破坏。天然橡胶中有10%到70%的凝胶，因为树种、产地、割胶季节、溶剂不同，凝胶变化范围比较宽，凝胶中有炼胶可以被破开的松散凝胶，也有炼胶不能破开的紧密凝胶，紧密凝胶约120nm左右，分布在固体胶中，紧密凝胶对NR的强度，特别是未硫化胶的强度有贡献；而SBR生胶中凝胶含量很少，但在加工温度120℃以上时易产生凝胶，为后加工带来困难；凝胶的危害：1.凝胶会降低硫化橡胶的强度2.会使配合剂分散不良3.会影响加工性能，会使胶料表面粗糙，边缘不规整，自粘性差防止凝胶共混时候要严格控制温度，调整配方，加入防老剂阻止凝胶生成，混炼后应充分冷却；对于已经产生凝胶的胶料，可采用小辊距小容量在开炼机上精炼，并可分段进行，有利于消除凝胶。凝胶是橡胶的一种热氧老化的体现，不但在含硫的载硫体的未硫化胶中出现。而且在不含任何载硫体的未硫化胶中也会出现，出现最多的是NR/IR/BR胶因为这几种链烯烃类橡胶在热氧老化过程中对氧的吸收最快，老化性能最差。在老化的进程中，首先是生成氢过氧化化合物，现由这种化合物催化橡胶老化、交联、链段终止。这几种橡胶的抗老化诱导期最短，那么它的老化期相对大地缩短。在老化过程中，天然胶主要是橡胶分子裂解、交联。同时反应时生成酮、醛、水等。所以会出现发粘现象。而合成橡胶的都是产生交联为主，硫化胶会有死料的感觉。这主要是老化交联所至的，它在老化进程中，氢过氧化化合物与橡胶裂解时分解出的C--H-化合物交联形成--C-C--键。随着停放越久，凝胶现象越严重。仍至会出现完全死料。所以说凝胶会严重影响胶料的物性。但凝胶会有利于永久性压缩变型。凝胶一般指单纯由热引起的老化效应，指额外的交联反应，（硬化）；同时它也指合成橡胶的生胶，尤其是SBR或NBR在高温加工过程中发生的反应。凝胶的本质是一种力化学反应；高温、高剪切的条件下，分子链发生断裂，形成自由基，自由基很快又接枝到其它大分子链上被湮灭过程，就是凝胶反应的过程。在橡胶加工过程中，存在凝胶反应的加工条件是高温、高剪切。比如密炼机高速混炼过程；挤出过程中，很大压力胶料通过一个很小口型；注射转移模压硫化过程，胶料通过很小注射口。VulkanoxBKF具有抗凝胶能力。凝胶原因是生胶或者混炼胶遭受到高温、高剪切应力的加工条件，即密炼机热混炼过程中。这将导致凝胶含量增长和加工性能的损失，这种产品特别适合应用于丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶中，添加0.2-0.5pbwBKF即可消除凝胶现象。)双官能团酚类VulkanoxBKF（BPH）：2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，白色至浅褐色粉末.高分子凝胶结构的特点就三维网络或局部有序结构。网络可以是通过共价键而形成的永久性结构，与硫化橡胶相似；也可以是由离子键或次价键所构成的暂时网络。网络结构的剐性和强度使凝胶能够承受弹性形变以及吸收大量的液体。高分子凝胶的分类高分子凝胶可分为水凝胶和有机凝胶两类。今天我们主要谈谈水凝胶。水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。形成原理：凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。这些高分子按其来源可分为天然和合成两大类。天然的亲水性高分子包括多糖类（淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸，壳聚糖等）和多肽类（胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等）。合成的亲水高分子包括醇、丙烯酸及其衍生物类（聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等）用途：作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。值得注意的是，不同的应用领域应该选用不同的高分子原料，以满足不同的需求。高分子凝胶的影响因素（1）高分子形状对胶凝作用有影响,分子对称性越差,胶凝作用越强.（2）高分子溶液的浓度越大,对胶凝作用越有利.（3）温度改变对高分子溶液胶凝也有影响.温度升高高分子的溶解度增大,不利于胶凝；温度降低则有利于胶凝.（4）电解质对高分子溶液胶凝作用的影响与盐析作用有关.（5）pH值对高分子溶液的胶凝作用亦有影响.对蛋白质溶液来说,在等电pH时,易于胶凝.高分子凝胶在药剂学的应用1.蛋白质和多肽类药物的传递。经皮给药在局部外用制剂中，凝胶对皮肤具有勃附性，可以控制药物的释放。Cafaggi等uy用poloxamer407为辅料制备了托芬那酸温度敏感型凝胶。实验证明P407能极大程度增加托芬那酸在水中的溶解性，同时研究还显示，凝胶的粘度随着温度的升高而显著增加，并且在皮肤温度下仍能保持该粘度。Miyazaki等[[20]合用了原位凝胶技术和纳米技术，将原位凝胶与纳米粒两种剂型结合起来。首先把AEI美辛制成粒径为188nm的聚氰基丙烯酸正丁醋纳米粒，然后将其载入25%P407凝胶用于透皮的研究。实验显示该制剂在6h内可以维持较高血药浓度，较小的粒径和P407的表而活性对促进药物透皮具有协同作用，增加P407凝胶勃度、延长了凝胶的贴敷时间的，同样可促进药物的累积透皮量。缺点：随着生物工程技术的发展,越来越多的蛋白质多肽类药物应用于临床,但是由于这类药物口服时易受胃肠道酶降解和肝脏的首过作用影响,且稳定性差,生物半衰期短,实践中如何有效地将此类药物传递到人体内,是药物治疗中面临的新课题,经皮给药途径是一种安全有效方便的给药方法,可以克服上述缺点,且由于皮肤不像其他黏膜含有大量的蛋白水解酶,有利于保持药物的稳定性。但是,由于皮肤角质层的屏障作用和该类药物的大分子量,高水溶性,用传统的被动扩散和通透促渗剂来增加该类药物的通透率很难达到理想的效果。直到近十几年来,物理促渗方法引入经皮药物导入领域并且取得不断的发展,使得大分子多肽类药物的经皮导入得以实现。皮肤作为人体最大的器官,不像其他黏膜含有大量的蛋白水解酶,所以有利于保持药物的稳定性,经皮导入多肽和蛋白质避免了皮下注射和经消化道用药的缺点,为蛋白质药物的导入提供了一种方便有效的方式。然而,皮肤的角质层只允许亲脂性小分子药物通过,蛋白质药物分子量大且具有亲水性,不能透过皮肤角质层进入人体。为了克服皮肤的屏障作用,采用化学促渗剂,超声空化技术,电离导入技术,电致孔技术等方法来增加皮肤的通透性,以达到有效的药物渗透率。2.水凝胶可促进靶向给药。2.1温度敏感型原位凝胶温度敏感型原位凝胶(ThermosensitiveinSituGel)是一类对温度变化敏感的“智能型