药用高分子第四章-天然药用高分子及其衍生物课稿.ppt

第四章 天然药用高分子材料及其衍生物 4.1概述 4.2多糖类天然药用高分子及其衍生物 4.3蛋白质类天然药用高分子及其衍生物 天然药用高分子材料的定义 天然药用高分子：自然界存在的可供药物制剂作辅料的高分子化合物。淀粉、维生素、阿拉伯胶、甲壳素、海藻酸、透明质酸、明胶、白蛋白等。 天然药用高分子衍生物：天然药用高分子通过物理结构破坏、化学分子切断、重排、氧化或引入取代基、生物改性加工，形成了性质发生变化、加强或具有新的性质的天然药用高分子衍生物。 天然药用高分子材料的分类 化学组成：多糖类（糖基间通过苷键连接而成的一类高分子聚合体）、蛋白质类（用动物原料制取的一类聚L-氨基酸化合物）、其它 原料来源：淀粉、纤维素、甲壳素及其衍生物 加工制备：天然高分子材料、天然高分子衍生物材料、生物发酵或酶催化高分子材料 天然药用高分子材料的特点 共性：无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、生物相容性好、价格低廉 应用：传统制剂、现代剂型和给药系统如：缓控释制剂、纳米药物制剂、靶向给药系统和透皮治疗系统 多糖类天然药用高分子及其衍生物 多糖：多个单糖分子脱水、缩合通过苷键连接的一类高分子聚合体。 特点：分子量大、一般为无定性粉末或结晶，具吸湿性，苷键可为酸或酶催化水解，无甜味，无还原性，有旋光性，无变旋现象 分类 多糖类天然药用高分子及其衍生物 一、淀粉及其衍生物 （一）淀粉 来源：植物的种子或块中 多糖类天然药用高分子及其衍生物 结构－蛋白包裹的颗粒。主要成分及比例： 直链淀粉(糖淀粉)：占10％～20％ 支链淀粉(胶淀粉)：占80％～90％ 结构单元：D－吡喃型葡萄糖基 多糖类天然药用高分子及其衍生物 直链淀粉－葡萄糖基以 ?－１,４－苷键连接的线性聚合物； 平均聚合度为800－3000；相对分子质量约为128000－480000。 空间结构：分子内氢键作用，链卷曲成右手螺旋形，6个葡萄糖形成一个螺旋。 多糖类天然药用高分子及其衍生物 支链淀粉－葡萄糖基单位之间以? －１，４－苷键连接构成主链，在主链分支处通过? －１，６－苷键形成支链。分支点的? －１，６－苷键占总糖苷键的4%-5%，平均分子量1×107－5×108，聚合度为5万-250万 空间结构：高度分枝的大分子，一般认为每隔15个单元，就有一个? －１，６－苷键接出的分支。 多糖类天然药用高分子及其衍生物 多糖类天然药用高分子及其衍生物 多糖类天然药用高分子及其衍生物 淀粉粒的超大分子结构模型 局部结晶网状结构，其中起骨架作用的是巨大的支链分子，直链分子一部分单独包含在淀粉粒中，也有一部分分布在支链分子当中，与支链分子的分支混合构成微晶束。 淀粉粒中的结晶区占25％－50％，其余为无定形区。 多糖类天然药用高分子及其衍生物 性质 ⑴ 一般物理性质 形态与物性：比重约为1.5，玉米淀粉是白色结晶粉末，球状或多角形，干燥且不受热时，性质稳定。 溶解性：分散于水，2%水混合液pH＝5.5-6.5，与水的接触角为80.5。-85。，不溶于水、乙醇和乙醚 吸湿性：淀粉含水（葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水分子相互作用形成氢键） 多糖类天然药用高分子及其衍生物 淀粉的水化、膨化、糊化： 多糖类天然药用高分子及其衍生物 离心分离后的直链淀粉与支链淀粉 多糖类天然药用高分子及其衍生物 糊化本质：水分子进入淀粉粒中，结晶相和无定形相的淀粉分子之间的氢键断裂，破坏了缔合结构，分散在水中成为亲水性的胶体。 影响糊化的因素：淀粉粒结构；温度高低；共存的其它组分(糖、脂类、盐会不利糊化) ；PH值；淀粉酶；搅拌。 多糖类天然药用高分子及其衍生物 淀粉的回生（老化、凝沉）：淀粉糊或稀溶液在低温静置一定时间，变成不透明的凝胶或析出沉淀，这种现象称为回生或老化。形成的淀粉称为回生淀粉（β淀粉）。 本质：温度降低，糊化淀粉分子运动速度减慢，直、支链淀粉分子趋于平行排列，互相靠拢－氢键－混合三维网状微晶束，与水亲和力降低 低浓度－沉淀 高浓度－氢键作用，分子自动排序－致密三维网状凝胶体 多糖类天然药用高分子及其衍生物 多糖类天然药用高分子及其衍生物 影响老化的因素 温度：2-4℃，淀粉易老化;＞60℃或＜-20℃，不易老化； 含水量：30%-60%，易老化；含水量过低或过高，均不易老化； 结构：直链淀粉易老化；聚合度中等的淀粉易老化； pH值：＜7或＞10，因带有同种电荷，老化减慢 多糖类天然药用高分子及其衍生物 共聚物的影响：脂类和乳化剂可抗老化；多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化的作用； 其他因素：淀粉浓度、某些无机盐对于老化也有一定的影响。 多糖类天然药用高分子及其衍生物 (2)水解反应 酸催化水解（稀硝酸） ： 多糖类天然药用高分子及其衍生物