两亲性生物材料及其在药剂学中的应用

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1、第九章两亲性生物材料及其在药剂学中的应用概述两亲性化合物具有特殊的结构，即分子结构中同时含有亲水基团和亲油基团两部分。该特殊结构决定了其特殊的物化性质，如能降低液体和固体的表面张力，具有渗透、润湿、乳化、消泡、增溶、分散、去污等功能。大多数两亲化合物都可以作为表面活性剂（如泊洛沙姆）阴离子（羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯、磷酸酯等）离子型阳离子（铵盐、季铵盐等）表面活性剂两性离子（氨基酸类、甜菜碱类）非离子型（聚乙二醇、多元醇、脂肪酰胺、氧化胺等）（根据亲水基团在水中是否电离）两亲化合物两亲性生物材料两亲性化合物并不都可以用作两亲性生物材料，因为生物材料必须在体

2、内应用，与体液、血液、组织、细胞短期或长期接触，不致对机体及其功能造成破坏及其影响。用于体内的两亲性化合物必须具有良好的生物相容性，即无毒、无热源、不致畸、不过敏、不致癌等。两亲性生物材料的分类：天然两亲性生物材料（天然动植物：藻酸、纤维素衍生物、卵磷脂、胆固醇、阿拉伯胶、动物胶等）合成两亲共聚物（一般为线性聚合物，在水或多种溶剂中能溶解）两亲性生物材料例子：新型聚乳酸-聚乙烯基吡咯烷酮（PLA-PVP）共聚物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)水溶性高分子，生物相容性好，在生物医药领域已有大量应用，将聚乳酸（PLA）大分子单体与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚，合

3、成了兼有亲水性PVP主链和疏水性PLA支链的两亲性接枝共聚物。这种亲-疏水性微相分离结构与人体内血管结构相似，非常有利于细胞的粘附和生长；而共聚物同时又具备PLA良好的力学性能，故可望在组织工程研究中得到广泛应用。聚己内酯-聚缩水甘油醚(PCL-b-HPG)嵌段共聚物聚己内酯由于其疏水特性和高结晶度，导致其降解和吸收动力学与其它脂肪族聚酯相比过于缓慢．因此PCL的应用受到了一定程度的限制．缩水甘油醚在酸性或碱性条件下可发生开环反应，生成具有树枝状结构的端羟基聚合物。近期研究结果表明，这种类似于聚乙二醇的树枝状聚合物具有很好的生物相容性。通过将其和PCL聚合

4、，能产生带有大量羟基末端基团的聚己内酯／聚缩水甘油醚嵌段共聚物，PCL-b-HPG具有两亲性，可在水溶液中自发形成具有壳核结构的纳米胶束．两亲性生物材料应用的例子：聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物（商品名Poloxamer或Pluronic）分子式：亲油基团为聚氧丙烯，嵌段聚合度大于15，分子量大于900约为（1000-20000）亲水基团为聚氧乙烯，约占共聚物总量20-90%图为以聚苯乙烯为载体，Poloxamer进行表面修饰的纳米粒子Poloxamer用它的疏水中心PO段吸附在疏水的载体表面，亲水段EO处于分散介质中形成亲水表面高分子材料概述高分子材料早己被应用

5、于药物剂型的设计，从小分子药物的载体到长效药物释放的装置。使得药物可以到达欲治疗的靶位；增加药物的生理与化学稳定性，使得药物治疗有较好的效果，并减低药物的副作用。高分子材料可以应用在主动调控药物释放的速率，增加血浆活性物质的利用率视窗窄小或疏水性的药物设计预期在医药治疗应用上将有更佳的效果与益处，例如高分子凝胶材料已被应用于包覆药物或是涂抹披覆于治疗部位上。高分子治疗大致分为四种：a)高分子与药物共价键合b)高分子与生物活性物质聚集形成共聚物c)高分子与蛋白质共价键合d)自组装的高分子胶束目前应用于药物治疗上的高分子材料如表所示，由表可知应用于医药用途的高

6、分子材料必须具备：基本的化学性质水溶液中的溶解度生物相容性或生物可降解性与药物共价键和的官能团可形成生物大分子共聚物的能力低成本高分子胶束高分子胶束是研究得较多的一种非常重要的药物载体，主要用于对疏水难溶药物的增溶作用。高分子胶束是高分子自组装领域的一大热点。从化学角度来讲，就是在一个体系中，由于非共价键力驱动而自发形成有序结构，胶束。可形成胶束的聚合物分子结构分为疏水区和亲水区两部分。在水溶液中，聚合物分子在低浓度时独立存在；当浓度超过CMC时由于疏水、静电、氢键等分子间作用力，疏水区相互吸引缔合在一起，形成高分子胶束，而亲水区则形成亲水的外壳如图所示。

7、药物在胶束中的具体空间位置取决于其极性与疏水性。第一节两亲嵌段共聚物和载药纳米胶束两亲性嵌段共聚物--载药纳米胶束关于嵌段共聚物：由化学结构不同的链段交替聚合而成的线型共聚物，二嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯共聚物；三嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-3-氯丙烯共聚物；多嵌段共聚物。关于两亲性嵌段共聚物：由亲水与疏水链结组成的嵌段共聚物，在水中形成球形胶束结构，其中疏水嵌段构成胶束的芯，亲水嵌段围绕该核构成疏水性外壳。水中形成的胶体结构：直径在纳米级范围（＜200nm），疏水嵌段组成的芯可以作为微药库，大多数药物是疏水的，它们可以通过化学键和或者物理包埋方式结合

8、到胶束芯内。这样，两亲性嵌段共聚物就形成了载药纳米胶束，即聚合物/