[工學(xué)]水凝膠在藥用高分子材料中的應(yīng)用

1、水凝膠,在藥用高分子材料中的應(yīng)用,,水凝膠的概述,水凝膠的特性,水凝膠的應(yīng)用,1,2,3,水凝膠的概述,凝膠是指溶脹的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子，即聚合物分子間相互連結(jié)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙中又填充了液體介質(zhì)。簡(jiǎn)單地說(shuō),凝膠是由液體與高分子網(wǎng)絡(luò)所組成的。由于液體與高分子網(wǎng)絡(luò)的親和性，液體被高分子網(wǎng)絡(luò)封閉在里面，失去了流動(dòng)性，因此凝膠能象固體一樣顯示出一定的形狀。,水凝膠的概述,1.水凝膠的定義,2.水凝膠的分類(lèi),水凝膠是以水

2、為分散介質(zhì)的凝膠。具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)而形成能遇水一定的化學(xué)交聯(lián)或物理交聯(lián)，都可以形成膨脹的交聯(lián)聚合物。是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。,水凝膠的概述,水凝膠的定義,天然,,,,水凝膠的分類(lèi),合成,天然的親水性高分子包括多糖類(lèi)（淀粉、纖維素、海藻酸、透明質(zhì)酸，殼聚糖等）和多肽類(lèi)（膠原、聚L-賴(lài)氨酸、聚L-谷胺酸等）。合成的親水高分子包括聚乙烯醇、 丙烯酸及其衍生物類(lèi)（聚丙烯酸

3、，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等）。,水凝膠,溶脹性,粘附性,環(huán)境敏感性,吸收液體后明顯增大,,聚合水凝膠,智能水凝膠,,,水凝膠的特性,水凝膠的特性,一 、溶脹性水凝膠在水中可顯著溶脹性。溶脹性是指凝膠吸收液體后明顯增大的現(xiàn)象。,凝膠的溶脹,第二階段,第一階段,溶劑分子鉆入凝膠中與大分子相互作用形成溶劑化層，此過(guò)程很快,液體分子的繼續(xù)滲透，這時(shí)凝膠體積大大增加。溶脹性的大小可以溶脹度來(lái)衡量，溶脹度為一定溫度下，單位

4、重量或體積的凝膠所能吸收液體的極限量。,水凝膠的特性,水凝膠的特性,二 、環(huán)境敏感性環(huán)境敏感水凝膠又稱(chēng)智能水凝膠。根據(jù)環(huán)境變化的類(lèi)型不同，環(huán)境敏感水凝膠可分為: 溫敏水凝膠 PH敏感水凝膠 鹽敏水凝膠 光敏水凝膠 電場(chǎng)響水凝膠 形狀記憶水凝膠等,電解質(zhì)敏感水凝膠,PH對(duì)溶脹度的影響比較復(fù)雜，要視具體合物而論，如蛋白類(lèi)高分子凝膠，介質(zhì)的PH在等電點(diǎn)附近時(shí)溶脹度最小。 PH敏感水凝膠是指聚合物的溶脹與收縮隨著

5、環(huán)境PH的變化而變化。,指在水或水溶液中這種凝膠與收縮強(qiáng)烈地依賴(lài)于溫度，凝膠體積在某一溫區(qū)有突變，該溫度稱(chēng)為低臨界溶液溫度或下部臨界會(huì)溶液溫度（ＬＣＳＴ）,這類(lèi)水凝膠對(duì)溶脹度的影響主要是陰離子部分，其影響作用與影響凝膠作用的順序相反，離子型水凝膠溶脹度不僅取決于化學(xué)組成，也取決于周?chē)橘|(zhì)PH的改變.一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)離子化基團(tuán)的PK a值比外界環(huán)境PH低的時(shí)候，陰離子型水凝膠的去質(zhì)子化作用和溶脹作用更強(qiáng)。,溫敏水凝膠,,PH敏感水凝膠,,,水

6、凝膠的特性,在現(xiàn)代新型的藥物制劑中為了通過(guò)粘附作用達(dá)到長(zhǎng)效、緩釋和靶向給藥的而目的額，往往使用聚合水凝膠，以達(dá)到在生物體上粘附的目的。,水凝膠的特性,1 生物粘附的介紹,2 生物粘附的機(jī)制,,,三、粘附性,水凝膠的特性,,黏附劑,黏膜黏附的材料大多是親水性高分子其相對(duì)分子質(zhì)量都大于10萬(wàn)，這樣有利于形成互穿和分子鏈的纏繞它含有大量的能與黏蛋白形成氫鍵的基團(tuán)其中羧基或羥基特別有利于發(fā)揮黏附作用，又被稱(chēng)作“濕性的”黏附劑。,黏附劑在藥

7、物制劑中的廣泛應(yīng)用,能夠延長(zhǎng)藥物在吸收部位或黏膜的接觸時(shí)間有利于藥物的吸收在人體的特殊部位具有定位釋放作用，以提高生物利用度。,水凝膠的特性,作為黏合劑時(shí)的黏合行為,生物表面被黏合是生物體表面的行為,聚合物的黏附,,,1 生物粘附 指的是在兩個(gè)生物體表面之間形成任何結(jié)合，或一個(gè)生物的表面與另一外一個(gè)外來(lái)天然或材料便面黏結(jié)的總稱(chēng)在藥劑學(xué)中生物黏附一般是用來(lái)描述聚合物（包括合成的以及天然的）與軟組織（如胃腸道的膜、口腔、皮膚）

8、之間的黏附作用。,水凝膠的特性,2 生物粘附的機(jī)制理想的生物粘附性藥物傳遞系統(tǒng)的黏附性存在三種機(jī)制：聚合物潤(rùn)濕與溶脹生物黏附性聚合物鏈與聚合物的線(xiàn)團(tuán)和黏膜蛋白的互穿作用在先團(tuán)的鏈之間都很微弱的化學(xué)結(jié)合,水凝膠的特性,水凝膠的特性,（1）潤(rùn)濕理論,(2)擴(kuò)散理論,（3） 斷裂理論,生物黏附或粘液能夠在相應(yīng)的生物組織表面鋪展是一個(gè)很重要的前提。潤(rùn)濕理論是利用界面張力來(lái)預(yù)測(cè)黏膠劑鋪展里及黏附力的大小。,生物黏附性聚合物鏈以及黏膜

9、的聚合物鏈之間的互穿作用與纏繞作用的理論是由擴(kuò)散理論來(lái)支持的。,斷裂理論是最有實(shí)際性的，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)機(jī)械測(cè)量。,緩釋制劑,控釋制劑,指用藥后能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)釋放藥物以達(dá)到長(zhǎng)效作用的制劑,指藥物能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)以預(yù)定速度釋放，使血藥濃度長(zhǎng)時(shí)間恒定維持在有效濃度范圍的制一  溶出原理,水凝膠的應(yīng)用,可采取以下方法：由于藥物的釋放受溶出的限制，溶出速度慢的藥物顯示緩釋的性質(zhì)，根據(jù)溶出速度公式，減小藥物的溶解度，增大粒徑

10、，可降低藥物的溶出速度，達(dá)到長(zhǎng)效作用。1、制成溶劑度小的鹽或酯2、與高分子化合物生成難溶性的鹽3、控制粒子大小er of item. Here can be text, picture, graph, table, etc.,水凝膠的應(yīng)用,以擴(kuò)散為主的緩控釋制劑藥物首先溶解成溶液后再?gòu)闹苿┲袛U(kuò)散出來(lái)進(jìn)入體液其釋藥受擴(kuò)散速率的控制藥物的釋放以擴(kuò)散為主的結(jié)構(gòu)有以下幾種： 1、水不溶性包衣膜 2、含水

11、性孔道的包衣膜 3、骨架型藥物擴(kuò)散,水凝膠的應(yīng)用,利用擴(kuò)散原理達(dá)到緩控釋作用的方法有： 1、包衣：藥物用小丸或片劑用的阻滯材料包衣 2、制成微囊：使用微囊技術(shù)制備緩控釋制劑是較新的方法 3、制成不溶性骨架片：以水不溶性材料為骨架制備的片劑 4、增加粘度以減少擴(kuò)散速度：主要用于注射液或其它液體制劑 5、制成植入劑 6、制成乳劑,水凝膠的應(yīng)用,溶

12、蝕與擴(kuò)散、溶出結(jié)合：生物溶蝕性骨架系統(tǒng)親水凝膠骨架系統(tǒng)膨脹型控釋骨架,水凝膠的應(yīng)用,滲透壓原理：利用滲透壓原理制成的控釋制劑，能均勻恒速送的釋放藥物，比骨架型緩釋制劑更優(yōu)越,水凝膠的應(yīng)用,水凝膠的應(yīng)用,口服定時(shí)釋藥系統(tǒng)（按制備技術(shù)不同）,膜包衣技術(shù),滲透泵定時(shí)釋藥系統(tǒng),包衣脈沖系統(tǒng),柱塞型定時(shí)釋藥膠囊,壓制包衣技術(shù),口服定位釋藥系統(tǒng),口服結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng),口服小腸釋藥系統(tǒng),胃定位釋藥系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,水凝膠的應(yīng)

13、用,靶向制劑又稱(chēng)靶向給藥系統(tǒng)（targeting grug system,TDS）指載體將藥物通過(guò)局部給藥或全身血液循環(huán)而選擇性的濃集定位于靶組織、靶器官、靶細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的給藥系統(tǒng)靶向制劑的分類(lèi)1、被動(dòng)靶向制劑2、主動(dòng)靶向制劑3、物理化學(xué)靶向制劑靶向性評(píng)價(jià)1、相對(duì)攝取率2、靶向效率te3、峰濃度比Ce,被動(dòng)靶向制劑,微球,脂質(zhì)體,納米粒,乳劑,水凝膠的應(yīng)用,主動(dòng)靶向制劑（一）修飾的藥物載體 1、修飾

14、性脂質(zhì)體 長(zhǎng)循環(huán)脂質(zhì)體 免疫脂質(zhì)體 糖基修飾的脂質(zhì)體 2、修飾的納米乳 3、修飾的微球 4、修飾的納米球 聚已二醇修飾的納米球 免疫納米球,水凝膠的應(yīng)用,（二）前體藥物和藥物大分子復(fù)合物1、前

15、體藥物（prodrug）:活性藥物衍生而成的惰性物質(zhì)，能在體內(nèi)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或酶反應(yīng)，使活性的母體藥物再生而發(fā)揮其治療作用 （1）抗癌的前體藥物 （2）腦部靶向前體藥物 （3）結(jié)腸靶向前體藥物2、藥物大分子復(fù)合物:指藥物與聚合物、體、配體以共價(jià)鍵形成的分子復(fù)合物,水凝膠的應(yīng)用,水凝膠的應(yīng)用,物理靶向制劑（一）磁性靶向制劑 1、磁性微球 2、磁性納米囊 （二）栓塞靶向制劑 （三）熱敏靶向制劑