药用高分子材料学复习资料Word格式.docx
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7、高分子结构
分子内结构：
近程结构（一次结构）：
是指单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构（化学结构）
远程结构（二次结构）：
分子大小、构象。
分子间结构（聚集态）：
晶态、非晶态、织态、取向
8、高分子链的近程结构
v结构单元的化学组成
v键接方式头头连接、尾尾连接、头尾连接
无规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚
v空间排列间规共聚物，等规共聚为，无规共聚物
v支化
v交联支链、交联、互穿、端基
9、高分子的柔性
主链因素：
CO、CN、SiO键比CC键容易旋转；
双键使得相邻的键容易旋转；
共轭双键不易旋转
侧链：
侧链的存在一般降低柔性，而且侧链越强柔性降低愈多。
当侧链对称时柔性增加。
交联
温度
10、高分子的聚集状态结晶态与非结晶态共存，Tcmax=0.85Tm
11、影响结晶的因素
对称性越高越容易结晶
链规整性越高越容易结晶
分子间作用力：
分子间相互作用较强的聚合物链的柔性较差，不易结晶
温度
支化
12、取向模型
取向：
在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列形成的结构。
分子取向单轴：
单方向
双轴：
互相垂直
整链：
大尺寸取向
链段：
小尺寸取向
性能变化
机械强度在取向方向增大
应力和收缩
13、织态结构
织态结构：
不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间堆砌排列问题
共混：
两种或两种以上的高分子材料加以物理混合的过程
高分子合金：
共混聚合物，嵌段聚合物和接枝聚合物
内聚能：
1mol分子聚集在一起的能量。
（内聚能越相近越容易共混，比例越相近越不易）
14、聚合反应
分为连锁聚合、逐步聚合
连锁聚合：
由引发，增长，终止等基元反应所构成的聚合反应。
烯类加聚（自由基、离子）
逐步聚合：
大分子形成的过程是逐步性的，分子量逐步增加。
（缩聚）
15、自由基聚合反应与阴离子型聚合反应有什么区别
⒈活性中心：
自由基，阴离子
⒉引发剂种类
自由基聚合：
采用受热易产生自由基的物质作为引发剂。
包括偶氮类：
过氧类，氧化还原体系（易于分解、自由基活性高）
阴离子聚合：
采用易产生活性离子的物质作引发剂。
亲核试剂，主要是碱金属及其有机化合物
⒊单体结构：
自由基聚合：
带有弱吸电子基的乙烯基单体
阴离子聚合：
带有强吸电子取代基的烯类单体
⒋聚合机理：
有终止反应和链转移反应
往往无链终止反应和链转移反应，添加其它试剂终止
⒌机理特征：
慢引发、快增长、速终止
快引发、快增长、无终止
⒍溶剂的影响：
溶剂只参与链转移反应
溶剂的极性和溶剂化能力，影响聚合反应速率和产物的立构规整性。
⒎反应温度：
取决于引发剂的分解温度50-80℃
引发活化能很小。
为防止链转移、重排等副反应，在低温聚合。
⒏阻聚剂种类
苯醌、氧
极性物质水、醇，酸性物质，CO2
16论述线型缩聚反应的特点
（1）逐步性：
①缩聚反应没有特定的活性中心②反应体系中存在着分子量递增的一系列中间产物;
延长聚合时间主要目的在于提高产物聚合度③官能团的反应活性只与官能团的种类有关，而与所连接的分子链的长短无关。
（2）成环性：
缩聚反应通常在较高温度和较长时间内方能完成，往往伴有一些副反应，成环反应就是其副反应之一。
成环反应和成线反应是一对竞争反应，其与环的大小、分子链柔性、温度及反应物浓度有关。
（3）平衡反应。
17、反应程度指参加反应的官能团数目（N）与初始官能团数目（N0）的比值。
P
18、凝胶化现象反应达到一定程度时，体系黏度突然上升，以致出现不溶的凝胶，称为凝胶化现象。
19、聚合反应本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬液聚合（珠状聚合）、界面缩聚、辐射聚合
本体聚合、溶液聚合、界面缩聚
20、聚合物的化学反应
根据聚合度和侧基或端基的变化，聚合物的化学反应,可分为三类:
聚合度基本不变（端基）
聚合度变大（交联）
聚合度变小（降解、解聚）
21、影响官能团反应能力的因素
结晶效应
溶解度效应
临近基团效应
几率效应
立构效应
22、聚合物的降解与老化
聚合物降解是指在热、光、机器力、化学试剂、微生物等外界因素作用下。
聚合物发生分子链无规断裂，侧基和低分子的消除等反应，致使聚合度和分子量下降的现象。
23、热降解
解聚末端，链增长的逆反应，端基断裂，得到产物是原来单体及低聚物。
无规断裂
取代基的消除
24、其他降解光降解、机械降解、化学试剂分解
25、生物降解反应聚合物在生物环境中（水、酶、微生物等作用下）大分子的完整性受到破坏，产生碎片或其他降解产物的现象。
（分子量下降）
26、化学降解主链上不稳定键的断裂
侧链断裂
交联键断裂
27、物理降解表面降解（非均匀降解）、本体降解（均匀降解）
28、影响降解的因素
化学键的类型
结晶度和分子量
亲水性和疏水性
pH
共聚物的组成
酶降解
残留单体和其他水分子物质的存在
其它因素
29、聚合物使用中存在老化现象（遮光剂、抗氧化剂）
30、生物降解聚合物用于缓控释制剂物理性质
Ø
分子量及多分散性
玻璃化温度玻璃化温度应大于37℃
机械强度
溶解性
渗透性
可灭菌性
载药量要适当，一般可加至30％～50％
31、相对分子质量（分子量大，多分散）
数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量
32、分子量及分子量分布测定方法
端基Mn104
黏度法Mŋ104~107
光散射法Mw104~107
凝胶色谱法（分子量分布）
高分子材料的物理化学性质
1、溶解与溶胀
溶胀：
溶剂分子渗入高分子内部，使其体积膨胀。
溶胀度：
一定温度下，单位重量或体积的凝胶所能吸收液体的极限量
分为有限溶胀和无线溶胀
2、影响溶解的因素
分子量大，溶解度小
交联度大，溶解度小
与聚集态有关，非晶态溶解度大
晶态聚合物，先破坏晶格，方能溶解
分子量相同的聚合物，支链的比线型的更易溶解
吉布斯能小于零才能溶解
3、溶剂的选择原则
溶剂参数原则（非极性）
极性相似原则（极性）
溶剂化原则
4、为什么极性结晶高聚物的溶解，除了用加热方法使其溶解之外，也可在常温下加强极性溶剂使之溶解？
因为极性结晶聚合物中的非晶相部分与强极性溶剂接触时，产生放热效应，放出的热使结晶部分晶格被破坏，然后被破坏的晶相部分就可与溶剂作用而逐步溶解。
5、高分子运动的特点
v运动单元的多重性
v高分子热运动是松弛过程，它具有时间的依赖性
v高分子热运动与温度有关
6、高分子的物理状态玻璃态、高弹态、粘流态
7、玻璃态转变温度聚合物在玻璃态和高弹态之间的转变称为玻璃化转变，其对应的转变温度称为玻璃化转变温度，通常以Tg表示。
8、高分子的热一形变曲线图中分为五个区,分别为玻璃态、玻璃化转变区、高弹态、粘流转变区、粘流态
9、影响Tg因素
☐主链
☐取代基的空间位阻和侧链的柔性
☐分子间作用力
●侧链的极性
●氢键
●离子键
▪共聚
无规共聚:
一个Tg均聚物之间
接枝/嵌段共聚:
相容，一个Tg
▪交联
▪分子量
▪增塑剂（减小）
10、粘流温度（Tf）
11、聚合物粘性流动的特点
高分子流动是通过链段的位移运动来完成的
高分子流动不符合牛顿流体的流动规律
高分子流动时伴有高弹形变
12、弹性模量
应变:
材料在受外力作用而又不产生惯性移动时,物体响应外力所产生的形变称为应变
应力:
材料变形时,其内部产生与外力相抗衡的力,称为应力
弹性模量（杨氏模量）=应力/应变
13、粘弹性
蠕变、应力松弛、内耗
14、凝胶（gel）是一类溶胀的三维网状高分子
15、凝胶的分类
根据交联键性质的不同分为：
化学凝胶，不熔融，又称不可逆凝胶；
物理凝胶，可溶解，又称可逆凝胶。
根据凝胶中含液量的多少分为冻胶，液体含量多和干凝胶，液体含量少
16、胶凝作用高分子溶液转变为凝胶的过程称为胶凝作用
影响因素高分子溶液浓度、温度和电解质类型与含量
17、凝胶的性质
触变性凝胶与溶胶相互转化的过程称为触变性
溶胀性凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象
脱水收缩性凝胶在低蒸气压下保存，液体缓慢地自动从凝胶中分离出来的现象
透过性凝胶与流体性质相似，可以作为扩散介质
18、水凝胶是一种能在水中显著溶胀，并保留大量水分的亲水性凝胶（普通水凝胶、智能水凝胶）
19、药物通过聚合物的扩散
储库装置、骨架装置
20、Fick第一定律
J=Ddc/dx
J溶质流量C溶质浓度x垂直于有效扩散面积的位移D溶质扩散系数
21、药物的非Fick扩散
非Fick扩散主要发生在玻璃态的亲水聚合物体系
药用天然高分子材料
一、淀粉
多个葡萄糖分子以α-1，4-糖苷键首尾相连而成,在空间呈螺旋状结构
1、直链淀粉
以α-1,4苷键连接的葡萄糖单元
线性聚合物
分子量为3.2*104-1.6*105，相当于聚合度n为200-980
直链淀粉由于分子内氢键作用，链卷曲成螺旋形
每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元
2、支链淀粉
由D-葡萄糖聚合而成分支状淀粉
支链淀粉的分子量较大，是直链淀粉的3倍以上
根据分支程度的不同，平均分子量范围在1000万-2亿，相当于聚合度为5万-100万
一般认为每隔15个单元，就有一个α-1,6苷键接出的分支
小分支>
50,形状如高粱穗
3、结构性质
淀粉为半结晶聚合物
线性直链淀粉分子为无定型
支链淀粉为部分结晶
淀粉颗粒中的结晶区域散布于连续的无定型之中（双折射现象）
4、溶解性
不溶于乙醇、多数有机溶剂和水
直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化
支链淀粉不溶于热水中
5、预胶化（糊化）
在60-70℃具有从结晶向无定型的转变的过程叫做胶化，胶化温度是一个临界点
长时间存放后出现不透明甚至沉淀的现象称为老化
6、显色反应
淀粉遇碘呈蓝色
非化学反应
直链淀粉为蓝色
支链淀粉为紫红色
由于碘分子进入淀粉螺旋圈中央空穴内，通过范德华力，形成淀粉-碘络合物
7、应用
主要可作为粘合剂、稀释剂和崩解剂
8、淀粉崩解作用机理
与水接触后膨胀，直链淀粉是淀粉膨胀崩解性质的成分（螺旋－线形）
淀粉的毛细管作用
颗粒与颗粒之间的排斥力与淀粉的亲水性质
崩解能力弱
二、淀粉衍生物
名称
主要应用
性质
结构
备注
预胶化淀粉
粘合剂（直接压片）
有干粘合作用
颗粒表面有裂隙凹隙
崩解剂（全预胶化没有）、稀释剂
羧甲基淀粉钠CMSNa
超级崩解剂
（直接压片）
吸水膨胀300倍
疏水辅料（润滑剂）对其崩解作用影响小,少见
三、纤维素
葡萄糖残基通过ß
-1，4糖苷键连接而成
纤维素为直链聚合物，结晶性强
性质：
化学反应性、氢键作用、吸湿性、溶胀性、机械降解特性、可水解性
粉状纤维素
稀释剂，助悬剂，助流剂
纤维素通性
良好的可压性
与氧化剂配伍禁忌
微晶纤维素（MCC）
粘合剂、吸附剂、稀释剂（直接压片）、崩解剂
可压性、粘合作用、崩解作用
四、纤维素衍生物
醋酸纤维酯（CA）
缓释包衣
（缓控释骨架片直接压片）
吸湿性差，耐热性好
部分或全部羟基乙酰化的纤维素
乙酰基的存在使得亲水性下降，水渗透性下降
醋酸纤维素酞酸酯（CAP）
肠溶包衣
有一定的吸湿性，溶于某些pH6.0的缓冲液
一半的羟基被乙酰化，取代度约为1
四分之一的羟基被钛酰基酯化（有一个游离的羧基）
1、作为肠溶包衣材料一般在其中加入酞酸二乙酯作为增塑剂（增塑剂要经过筛选选）
2、在用混合溶剂时，重要的是先要将CAP溶解于溶解度较大的溶剂，然后再加入第二种溶剂；
一定要将CAP加入至溶剂中，而不能反过来加
羧甲基纤维素钠（CMCNa）
粘合剂、助悬剂
有增粘的特性
吸水性强
在任何温度的水中均易于分散
水溶液在pH2–10稳定，在2以下发生沉淀，在10以上溶液粘度迅速下降，通常在pH7–9粘度最大
交联羧甲基纤维素钠（CCNa）
吸水膨胀4-8倍
交联后的CMCNa
甲基纤维素（MC）
粘合剂、普通包衣，助悬剂
有一定粘性
高粘度的MC课改进崩解性
乙基纤维素（EC）
疏水包衣材料
不溶于水
水分散体不须有机溶剂
羟丙基纤维素
（HPC）
38℃以下易溶于水，热水不溶
低取代羟丙基纤维素（L-HPC）
不溶于水，但能在水中溶胀（5-7倍）
低取代的HPC
羟丙基甲基纤维素（HPMC）
E型用于普通薄膜包衣K型用于缓释剂型
F型用于混悬液
粘合剂（始发干法）
粘性，良好的成膜性
前两位数字代表甲氧基的大致百分比
后两位数字代表羟丙基的大致百分数
羟丙基甲基纤维素钛酸酯（HPMCP）
在pH5.0-5.8以上的缓冲液中能溶解，能溶胀并迅速溶解于小肠上段
是将纤维素分子上的一些羟基甲醚化、2-羟丙醚化或邻苯二甲酰酯
五、其它天然药用高分子材料
阿拉伯胶
助悬剂、乳化剂、粘合剂
粘性、表面活性剂
明胶
囊材
片剂包衣的隔离层材料。
明胶的溶胀和溶解性
明胶溶液可因温度降低而形成具有一定硬度、不能流动的凝胶
分为酸法明胶（A型）和碱法明胶（B型）
等电点以上带负电，以下带正电（和阿拉伯胶做微囊）
在等电点时，溶胀吸水量最小
瓜尔豆胶
助悬剂、粘合剂、崩解剂、增稠剂
瓜尔豆胶比淀粉有5-8倍的增稠
应用量为1%-10%
壳多糖
N-乙酰-氨基葡萄糖以β-1,4-苷键结合而成的一种氨基多糖
又称甲壳素、几丁质
仅次纤维素的天然来源聚合物
脱乙酰壳多糖（壳聚糖）
植入剂
生物生理适应性、生物可完全降解性和生物相容性
是壳多糖在碱性条件下，脱乙酰基后的水解产物
稀释剂、控释制剂载体和膜材
手术的缝合材料
微囊和微球的囊材
药用合成高分子
聚丙烯酸（PPA）
聚丙烯酸钠（PPA-Na）
PAA及钠盐的水溶液呈现假塑性流体性
交联聚丙烯酸钠
巴布剂的基质
软膏或乳膏的水性基质
吸水机理与其聚电解质性质有关，而非一般的毛细管现象
水中不溶但可以溶胀
高吸水性树脂
卡波沫（Carbomer）
粘合剂、包衣材料、外用基质、乳化剂、增稠剂、助悬剂、缓释控释材
（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
）
生物粘附剂
溶解、溶胀及凝胶特性
用碱中和时，在水、醇中逐渐溶解，粘度迅速增大
粘性特征
乳化及稳定作用
分子中存在的大量羧基基团
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
pH<
3或pH>
12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
丙烯酸树脂
（Eudragit）
E胃溶包衣（胃溶型）
LS肠溶包衣（肠溶型）
RLRS控释包衣（渗透型）
Tg
肠溶型>
渗透型>
胃溶型（与丙烯酸酯比例有关）
性质-最低成膜温度（MFT）丙烯酸酯比例越高，MFT越低
E丙烯酸酯比例最高
RLRS丙烯酸酯比例次之
LS丙烯酸酯比例最低
丙烯酸酯的作用如同内增塑剂
RLRS包衣要加入增塑剂
聚乙烯醇（PVA）
膜剂的成膜材料、增粘剂
具有强的亲水性，溶于热水或冷水中
具有良好的成膜性能
聚醋酸乙烯醇解
PVA特征值：
聚合度+醇解度
聚维酮（PVP）
粘合剂（干粘合剂）、包衣材料、增溶剂、固体分散体载体、致孔剂
易溶于水
交联聚维酮（PVPP）
吸水膨胀1.5~2倍
乙烯-醋酸乙烯（酯）共聚物（EVA）
植入剂、经皮给药的控释膜或背衬
柔韧性好
聚乙二醇（PEG）
注射剂溶剂（300400600）
栓剂基质40006000
固体分散体、滴丸基质（固态PEG）
水溶性润滑剂：
PEG4000-6000
软胶囊稀释剂：
PEG300-600
具有微弱的表面活性
低粘度
浊点（昙点）：
聚乙二醇水溶液发生混浊或沉淀的温度，亦称
沉淀温度。
1000以上常温为固体
聚氧乙烯蓖麻油衍生物
乳化剂、润湿剂、增溶剂
表面活性剂
昙点
泊洛沙姆（聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物
唯一合成静注用乳化剂
亲水基质
增溶剂、乳化剂
凝胶作用
凝胶化作用是泊洛沙姆分子间形成氢键的结果
在poloxamer后附以三位数字组成的编号，前二位数为聚氧
丙烯链段的分子量，后一位数为聚氧乙烯链段分子量在共聚
物中所占比例。
二甲基硅油
润滑作用
抗静电
硅膜
硅橡胶
人工器官
生物不降解
PLGA（聚乳酸羟基乙酸共聚物）
注射用微球给药系统载体的首选骨架材料
生物相容性
生物降解性
由乳酸（LA）和羟基乙酸（GA）经缩聚反应制得亲水性随着聚合物中GA单元数的增加而增加
六、药用高分子制品
1、压敏胶PSA
分类丙烯酸酯压敏胶（国际通用水性丙烯酸酯压敏胶）、硅橡胶压敏胶、聚异丁烯类压敏胶（我国主要使用）新型压敏胶（水凝胶型）
质量要求初粘性、剥离强度、剪切强度
2、离子交换树脂
（1）分类
阳离子交换树脂：
聚合物链上的酸性基团-SO3-、-COO-、-PO32-负电性基团
阴离子交换树脂：
聚合物链上碱性基团-NH3+、-NH2+、-NH+正电性基团
（2）重要特征参数
A、交换容量
离子交换树脂具有的交换反离子的能力，包括聚合物链结构中所有荷电基团或可能荷电基团的总交换能力
表示方法
重量交换容量（mmol/g干树脂）
体积交换容量（mmol/ml湿树脂）
实际有效交换容量取决于聚合物的聚合度和聚合物的物理结构
B、酸碱强度
聚合物酸碱强度显著影响
树脂载药速度
药物从胃肠液中释放的速度
C、溶胀度、交联度、粒径、孔隙率
（3）口服药物树脂液体控释系统-特点
特点
①采取特殊浸渍技术和微囊化技术使其不同于一般药物树脂,在存贮期间及在胃肠道中不发生因树脂膨胀、控释膜破裂而出现药物的“崩释”现象
②药物的释放不依赖于肠道的pH值、酶活性、温度以及胃肠液的体积,另外,由于胃肠液中的离子种类及其强度维持恒定,因此药物在体内可以恒定速率释放
③药物和离子交换树脂形成药物树脂,可延缓药物在胃肠道内的水解,从而提高药物的稳定性
（4）口服药物树脂液体控释系统-释药机制
将带正（负）电荷的离子型药物与阳（阴）离子交换树脂反应，生成药物-树脂复合物。
复合物口服后，依靠胃肠道中存在的Na+、K+、H+或Cl-等将药物置换出来，释放至胃肠液中而发挥疗效。
3、水分散体
以水为分散剂，聚合物以直径约50nm-1.2um的胶状颗粒悬浮的具有良好物理稳定性的非均相系统
特点：
高固体含量条件下的低粘度性质
水分散体包衣的成膜机理与有机溶剂成膜机理对比
有机溶剂成膜
a有机溶剂聚合物系统包衣时，薄膜形成经历从粘性液体到粘弹性固体的转变
b干燥衣膜的性质取决于聚合物与溶剂的相互作用及溶剂的挥发情况
水分散体的成膜过程
a水分散体粘着于固体表面后水分不断蒸发使聚合物粒子愈来愈靠近
b包围在胶乳粒子表面的水膜不断缩小产生很高的表面张力，促进粒子进一步靠近
c发生因高分子链中残留能量导致的高分子链自由扩散，在最低成膜温度以上，最终产生粘流现象而发生粒子间的相互融合，形成连续衣膜
药品包装用高分子材料
1、类型
聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚丙乙烯（PS）、聚对苯二甲酸二甲酯（PET）、聚碳酸酯（PC）
2、常用助剂
a增塑剂添加到线型聚合物中使其塑性增大的物质称为增塑剂（降低Tg）
邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、乙二醇和甘油类、脂肪酸酯类、环氧类、聚酯类
增塑机理：
高分子链间相互作用力的减弱
非极性增塑剂对非极性高分子的增塑作用：
高分子链之间的距离增大。
使高分子链之间的作用力减弱，链段间相互作用的摩擦力减弱，原来无法运动的链段能够运动，降低玻璃化温度，使高弹态在较低温度下出现。
（与体积有关）
极性增塑剂对极性高分子的增塑作用：
极性高分子中极性基团或氢健的作用，在高分子链间出现物理交联点，增塑剂进入高分子链间，增塑剂的极性基团与高分子的极性基团相互作用，破坏了高分子间的物理交联点，使链段运动可以实现（与摩尔数有关）
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