天然药用高分子材料及其衍生物-ppt课件.ppt
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1、Chapter 3 天然药用高分子材料及其衍生物天然药用高分子材料及其衍生物3.2 3.2 多糖类天然药用高分子多糖类天然药用高分子3.3 3.3 蛋白质类天然药用高分子蛋白质类天然药用高分子本章内容本章内容3.1 3.1 概述概述1PPT课件 3.1 概述概述一 天然药用高分子材料的定义自然界存在的可供药物制剂作辅料的高分子化合物衍生物:物理、化学、生物改性加工产物结结构构破破坏坏分子分子切断切断重排重排氧化氧化引入引入取代取代基基植物、动物、藻类植物、动物、藻类2PPT课件二 天然药用高分子材料的分类1 化学组成:多糖类、蛋白质类、其它2 原料来源:淀粉、纤维素、甲壳素及其衍生物3 加工制
2、备:天然、生物发酵酶催化、衍生物3PPT课件三 天然药用高分子的特点共性:无毒、应用安全、性能稳定、成膜性好、生物相容性好、价格低廉传统制剂特殊:现代剂型和给药系统 缓控释制剂、纳米药物制剂、靶向给药系 统和透皮治疗系统4PPT课件3.23.2 多糖类天然药用高分子多糖类天然药用高分子关于多糖定义:多个单糖分子脱水、缩合苷键连接均多糖:一种糖基聚合而成淀粉、纤维素、甲壳素 中性多糖杂多糖:两种或两种以上糖基聚合而成果胶、海藻酸 酸性多糖特点:分子量大、无定性粉末或结晶,苷键可水解,无甜味,有旋光性,无变旋现象5PPT课件一 淀粉1 结构 (1) 直链淀粉1020胶淀粉 (2 ) 支链淀粉809
3、0糖淀粉结构单元: D吡喃型葡萄糖基6PPT课件葡萄糖以葡萄糖以 ,苷键,苷键聚合而成的聚合而成的线性聚合物线性聚合物; 平均聚合度为平均聚合度为80080030003000;相对分子质量相对分子质量 约为约为128000128000480000480000空间结构:空间结构:分子内氢键分子内氢键作用链卷曲作用链卷曲右手螺旋形右手螺旋形,6 6个葡萄糖形成一个螺旋个葡萄糖形成一个螺旋n直链淀粉在玉米、马铃薯等的淀粉中的含量约占。直链淀粉在玉米、马铃薯等的淀粉中的含量约占。n 能溶于热水而不成糊状,相对分子质量比支链淀能溶于热水而不成糊状,相对分子质量比支链淀 粉小。是粉小。是在在直链上有少数支
4、链;每隔直链上有少数支链;每隔1515个单元分支个单元分支7PPT课件葡萄糖单位葡萄糖单位 ,苷键,苷键8PPT课件OOHOOHOHOOCH2OHCH2OH1441OHOOHOOCH2OHOH -1,4-苷键苷键OOHOOHOHOOCH2OH141OHOOHOHOCH2OHOHCH2O6 -1,6苷键苷键 -1,4-苷键苷键直链直链淀粉淀粉的成的成键特键特征征支链支链淀粉淀粉的成的成键特键特征征9PPT课件结构特点:支链淀结构特点:支链淀 粉用麦芽糖酶催化水解,生成粉用麦芽糖酶催化水解,生成()麦芽糖,说明支链淀粉的结构与直链淀由()麦芽糖,说明支链淀粉的结构与直链淀由粉是类似的,是粉是类似的
5、,是 ,苷键聚合而成的。,苷键聚合而成的。支链淀粉是由大约支链淀粉是由大约 个葡萄糖单体用个葡萄糖单体用 ,苷键连结起来的许多短链组成的,短链连,苷键连结起来的许多短链组成的,短链连结处是用结处是用 ,苷键互相连结起来的。,苷键互相连结起来的。平均分子量:平均分子量:1 110105 51010支链淀粉支链淀粉7810PPT课件淀粉粒超大分子结构模型环层结构局部结晶网状结构骨架:支链分子包含分布:直链分子结晶区:2550无定形区:其余11PPT课件2 性质 一般物理性质白色结晶粉末,球状或多角形分散于水,pH5.5-6.5 接触角80.5-85不溶于水、乙醇、乙醚,有一定的吸湿性氢键自由水和结
6、合水不能被微生物利用结晶相和无定形相12PPT课件无定形相吸水膨胀水化热 含水16%-21% 水化热为0 040吸水可逆膨胀,继续加热,微晶融化,溶胀,糊化 6080直支脱离(离心分离) 树枝状立体网树枝状立体网络结构络结构溶胀颗粒溶胀颗粒胶体淀粉胶体淀粉脱水干燥粉碎脱水干燥粉碎冷水溶解冷水溶解热水不溶热水不溶加热加热140140150150 凝胶凝胶结晶结晶13PPT课件 淀粉糊化定义:直支不分离,过量水,6080,颗粒可逆吸水膨胀,至某一温度时,整个颗粒突然大量膨化、破裂,晶体结构消失,变成粘稠的糊,停止搅拌立即下沉本质: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
7、缔合状态,分散在水中成为亲水性胶体 直链淀粉比例大,糊化困难糊化温度糊化温度14PPT课件淀粉回生(老化、凝沉)淀粉 04定义: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本质:温度降低,糊化淀粉分子运动速度减慢,直支平行排列,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15PPT课件(2)水解反应 酸催化水解(稀硝酸) : 淀粉 糊精 低聚糖 麦芽糖 葡萄糖 酶催化水解(葡萄糖淀粉酶、脱支酶) 种类 类型 作用部位 水解产物淀粉酶内切型酶链内部14苷键麦芽、葡萄糖及糊精淀粉酶外切型酶链端相隔14苷键麦芽糖葡萄糖淀粉酶外
8、切型酶链端14,6苷键葡萄糖脱支酶内切型酶支链16苷键 16PPT课件(3)显色原理: 淀粉和糊精分子都具有螺旋结构,每6个葡萄糖基组成的 螺旋内径与(I2.I -)直径大小匹配,当与碘试液作用时, (I2.I-)进入螺旋通道,形成有色包结物.螺旋结构长,包结的(I2.I-)多,颜色加深直链兰色支链紫红加热螺旋圈伸展成线性颜色褪去冷却螺旋结构恢复颜色重现17PPT课件2 淀粉改性(1) 糊化可溶淀粉(2)预胶化部分化预胶化淀粉:可压性淀粉淀粉经化学或物理改性,在有水存在下,淀粉粒全部或部分破坏.部分直链淀粉和支链淀粉从淀粉粒中游离出来条件:强力压缩后解压或加热其水混悬液预胶化淀粉系无定形粉末,
9、通常含5游离态直链淀粉,15游离态支链淀粉和80非游离态淀粉,也可能含有处理过程中添加的少量表面活性剂等。18PPT课件预胶化淀粉将与淀粉相比预胶化淀粉弹性较小,与水亲和性好,容易在水中分散压缩性能、干燥粘合性、流动性和润滑性良好溶胀迅速适合用作片剂和胶囊剂的填充剂和崩解剂(3)水解糊精制法:干燥状态下将淀粉水解与无机酸共热兰糊精 红糊精 无色糊精19PPT课件、环糊精、环糊精用杆菌用杆菌Bacillud macenand Bacillud macenand 发酵得环状淀粉,称环状糊发酵得环状淀粉,称环状糊精。环状糊精是个葡萄糖单体用精。环状糊精是个葡萄糖单体用 ,苷键连结成的环,有六、七、八
10、聚体。苷键连结成的环,有六、七、八聚体。可作为相转移催化剂及生产药物包合物。可作为相转移催化剂及生产药物包合物。20PPT课件3 3 淀粉及聚集态结构变化的淀粉在药物淀粉及聚集态结构变化的淀粉在药物制剂中的应用制剂中的应用 用途:片剂的稀释剂、崩解剂、黏合剂、助流剂崩解剂(1)淀粉不溶或微溶片剂 缺点:可压缩性差,难以成型,需加适量糖粉或糊精混合增加黏性和硬度崩解机理:(1)淀粉直链分散于支链网孔中,支链遇水膨胀,直链脱离,促进淀粉崩解(2)非均相结构(晶区及无定形区)受力不平衡性(3)毛细吸水作用21PPT课件水溶性药物崩解作用差原因:可溶性药物遇水产生浓度差,片剂外面的水不易通过溶液层面透
11、入片剂内部致使内部淀粉无法吸水膨胀吸湿膨胀只是引起片剂崩解的因素之一吸水辅料:制备中药干浸膏成分中药制剂解决稠膏干燥问题22PPT课件(2)预胶化淀粉 特点: 流动性好,并有黏合作用,增加片剂硬度,减少脆碎度 可压性好,弹性复原率小,适用于全粉末压片; 具自我润滑作用,减少片剂从膜圈顶出的力量; 良好的崩解性质用途: 预胶化淀粉具有溶胀、变形复原作用黏合、可压、促进崩解、和溶出;崩解作用不受崩解液pH影响; 改善药物溶出作用,有利于生物利用度的提高; 改善成粒性能适度黏着,流化床制粒,高速搅拌制粒片剂黏合剂、崩解剂;片剂及胶囊剂稀释剂23PPT课件预胶化淀粉的制备工艺预胶化淀粉的制备工艺1 在
12、符合GMP要求的设备中,投入药用淀粉,加水混匀,控制反应釜温度在35以下,破坏淀粉颗粒结构,部分脱水至含水量1014;2 将42淀粉的水混悬液加热至6272,使淀粉粒破坏,间或加入凝胶化促进剂以及表面活性剂,以减少干燥时黏结,混悬液鼓形干燥器干燥,粉碎24PPT课件注意:硬脂酸镁(0.5%)润滑剂软化效应淀粉全部预胶化只做黏合剂预胶化淀粉淀粉淀粉加水高压改性(3)糊精片剂胶囊剂-稀释剂片剂黏合剂释放性能差,干扰主药含量测定口服液体制剂或混悬剂增稠剂25PPT课件二二 淀粉衍生物淀粉衍生物羧甲基淀粉钠羟乙基淀粉交联淀粉26PPT课件1 1 羧甲基淀粉钠羧甲基淀粉钠是广泛应用的崩解剂,系淀粉的羧甲
13、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。27PPT课件2 2 羟乙基淀粉羟乙基淀粉(1 )用作冷冻时血红细胞的保护剂 防止红细胞冷冻和溶解过程溶血; 体内支链淀粉羟乙基化后,抵抗淀粉酶; (2 )与二甲基亚砜复配作为骨髓的良好冷冻保护剂 3 交联淀粉(1)冷冻稳定性和冻融稳定性交联化学键(2)膜强度提高,膨胀度热水溶解度降低交联度(3)耐酸碱和剪切力食品工业增稠剂 28PPT课件(1 1)纤维素是杆物细胞壁的主要成分,构成杆物)纤维素是杆物细胞壁的主要成分,构成杆
14、物组织的基础。组织的基础。 棉花含棉花含 90%90%以上,亚麻含以上,亚麻含80%80%,木材的细胞含,木材的细胞含 50%50%,其他竹子、芦苇、稻草、野草等,其他竹子、芦苇、稻草、野草等 都都 含含 有有大量的纤维素。大量的纤维素。 (2 2)特性:固体纤维状物质,不溶于水,不溶)特性:固体纤维状物质,不溶于水,不溶于有机溶剂,加热分解,不熔化。糖苷键对酸不于有机溶剂,加热分解,不熔化。糖苷键对酸不稳定,对碱比较稳定。稳定,对碱比较稳定。 纤维素纤维素29PPT课件n纤维素都是由葡萄糖单体缩聚而成的一个直链高分子,纤维素都是由葡萄糖单体缩聚而成的一个直链高分子,而且都是以而且都是以 ,葡
15、萄糖苷键的形式连结起来的。葡萄糖苷键的形式连结起来的。n分子式:分子式:(C(C6 6H H1010O O5 5) )n n n=10000n=10000OOHOOHOOOHOCH2OHCH2OHOHOOOH1441CH2OHOH纤维素的成键特征纤维素的成键特征 -1,4-苷键苷键纤维素的结构纤维素的结构30PPT课件从葡萄糖的开链结构可见,它既具有醛基,也有醇羟基,因此在分子内部可以形成环状的半缩醛CH2OHHOHOHHHOHHHOHO15OHCH2OHHOHOHHHOHHOHHOHO15HOHHHOOHHOHHCH2OH5HO163%37%0.02%D - G u l o s e31PPT
16、课件成环时,葡萄糖的羰基与成环时,葡萄糖的羰基与C-5C-5上的羟基经加成反应上的羟基经加成反应形成稳定的六元环。形成稳定的六元环。CH2OHHOHOHHOHHOHH156.HOHCH OOHHHOOHHOHHCH2OH123456HCHOOHHOHOHHOHHHOH2C156HCH OOHHOHOHHOHHHOH2C156CHOCH2OHHOHOHHOHHOHH56123432PPT课件成环后,原来的羰基碳原子(C-1)变成了手性碳原子,C-1上新形成的半缩醛羟基在空间的排布方式有两种可能。半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基(C-5上的羟基)在碳链同侧的叫做型,在异侧的称为型。型和型是非对映异构
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