1、第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 纤维素纤维素是植物纤维的主要组分之一，广泛存在于自是植物纤维的主要组分之一，广泛存在于自然界中，药用纤维素的主要原料来自棉纤维，少数来然界中，药用纤维素的主要原料来自棉纤维，少数来自木材。棉纤维含纤维素自木材。棉纤维含纤维素91%以上，木材含纤维素较以上，木材含纤维素较低，约在低，约在40%以上。棉纤维附着在棉籽表面，长度较以上。棉纤维附着在棉籽表面，长度较短的纤维称为棉绒，先摘下的上等棉绒一般用来制造短的纤维称为棉绒，先摘下的上等棉绒一般用来制造棉絮，二次或三次摘下的棉绒一般供化学工业加工生棉絮，二次或三次摘下的棉
2、绒一般供化学工业加工生产纤维素酯与醚。产纤维素酯与醚。纤维素分子为长链线型高分子化合物，它的结构单纤维素分子为长链线型高分子化合物，它的结构单元是吡喃环元是吡喃环D-葡萄糖，每个纤维素大分子是由葡萄糖，每个纤维素大分子是由n(M/162)个葡萄糖互以个葡萄糖互以-1，4苷键构成。苷键构成。精选ppt精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维OOOHHOHHOH HCH2OHHHCH2OHOHHHOH HHOOn 结构单元是结构单元是D-吡喃葡萄糖基，相互间吡喃葡萄糖基，相互间以以-1,4-苷键连接，分子式为苷键连接，分子式为(C6H10O5)n，聚合
3、度几百至一万。聚合度几百至一万。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性 纤维素纤维素大分子的每个葡萄糖单元大分子的每个葡萄
4、糖单元中有中有3个醇羟基，其中个醇羟基，其中2个为仲醇羟基，个为仲醇羟基，另一个为伯醇羟基，纤维素的氧化、另一个为伯醇羟基，纤维素的氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水、溶胀以及接枝共聚等都与纤维素分子溶胀以及接枝共聚等都与纤维素分子中存在大量羟基有关，这些羟基酯化中存在大量羟基有关，这些羟基酯化能力不同，以能力不同，以伯羟基的反应速度最快伯羟基的反应速度最快。纤维素分子的两个末端葡萄糖单元性纤维素分子的两个末端葡萄糖单元性质不同，一个末端第质不同，一个末端第4碳原子上多一个碳原子上多一个仲醇；另一末端葡萄糖单元中则在第仲醇；另一末端葡萄糖单元中则在第1碳原
5、子上多一个内缩醛羟基，其上的碳原子上多一个内缩醛羟基，其上的氢原子甚易移位与氧环的氧结合，使氢原子甚易移位与氧环的氧结合，使环式结构变为开链式结构，因此环式结构变为开链式结构，因此1位碳位碳原子便变成醛基，显醛基的反应。原子便变成醛基，显醛基的反应。精选ppt精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性 纤维素大分子间和分子内存纤维素大分子间和分子内存在大量的羟基，符合氢键形在大量的
6、羟基，符合氢键形成的条件，成的条件，由于纤维素的分子链由于纤维素的分子链聚合度很大，如果其所有的烃基都聚合度很大，如果其所有的烃基都被包含在氢键中，则分子间的氢键被包含在氢键中，则分子间的氢键力非常之大，可能大大超过力非常之大，可能大大超过C-O-C的主价键力。一般来说，纤维素中的主价键力。一般来说，纤维素中结晶区内的羟基都已形成氢键，而结晶区内的羟基都已形成氢键，而在无定形区，则有少量没有形成氢在无定形区，则有少量没有形成氢键的游离羟基，所以水分子可以进键的游离羟基，所以水分子可以进入无定形区，与分子链上的游离轻入无定形区，与分子链上的游离轻基形成氢键，即在分子链间形成水基形成氢键，即在分子
7、链间形成水桥，发生膨化作用。桥，发生膨化作用。精选ppt精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性 纤维素结晶区和无定形区的羟基，基本纤维素结晶区和无定形区的羟基，基本上是上是以氢键形式存在以氢键形式存在，氢键的破裂和，氢键的破裂和重新生成对纤维素的性质有很大影响，而重新生成对纤维素的性质有很大影响，而在许多情况下对其反应能力也有影响，氢在许多情况下对其反应能力也有影响，氢键破裂，
8、生成游离羟基数量多，其吸湿性键破裂，生成游离羟基数量多，其吸湿性增加，市售粉状纤维素在相对湿度为增加，市售粉状纤维素在相对湿度为70%时，其平衡含水量在时，其平衡含水量在8%-12%。由。由X-射线射线衍射的研究表明，纤维素吸水后和再经干衍射的研究表明，纤维素吸水后和再经干燥，二者的燥，二者的X-射线衍射图没有改变，说明射线衍射图没有改变，说明结晶区没有吸着水分子，水的吸着只发生结晶区没有吸着水分子，水的吸着只发生在无定形区，结晶区的氢键并没有破坏，在无定形区，结晶区的氢键并没有破坏，链分子的有序排列也没有改变，纤维素的链分子的有序排列也没有改变，纤维素的吸水量是随其无定形区所占的比例的增加吸
9、水量是随其无定形区所占的比例的增加而增加，实际上，经而增加，实际上，经碱处理过的纤维素碱处理过的纤维素的的吸湿性比之天然纤维素为大。吸湿性比之天然纤维素为大。精选ppt处理过程：碱+纤维素 纤维素浸碱 水洗脱碱 酸浴脱碱 水洗 脱水 晾干精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性 纤维素吸水后，再干燥的失水量，与环纤维素吸水后，再干燥的失水量，与环境的相对湿度有关，纤维素在经历不同
10、湿境的相对湿度有关，纤维素在经历不同湿度的环境后，其平衡含水量的变化，存在度的环境后，其平衡含水量的变化，存在滞后现象，见图滞后现象，见图4-7，即吸附时的吸着量，即吸附时的吸着量低于解吸时的吸着量。低于解吸时的吸着量。其理由是其理由是:干燥纤干燥纤维素的吸附是发生在无定形区氢键被破坏维素的吸附是发生在无定形区氢键被破坏的过程的过程,由于受内部应力的阻力作用由于受内部应力的阻力作用,部分部分氢键脱开，但仍保留部分氢键，因而新游氢键脱开，但仍保留部分氢键，因而新游离出的羟基离出的羟基(吸着中心吸着中心)相对于解吸来说是相对于解吸来说是较少的，当吸湿平衡了的纤维素脱水产生较少的，当吸湿平衡了的纤维
11、素脱水产生收缩时，无定形区的羟基部分地重新形成收缩时，无定形区的羟基部分地重新形成氢键，但由于纤维素凝胶结构的内部阻力氢键，但由于纤维素凝胶结构的内部阻力作用，被吸着的水不易挥发，氢键不可能作用，被吸着的水不易挥发，氢键不可能完全复原，重新形成的氢键较少，即吸着完全复原，重新形成的氢键较少，即吸着中心较多，故而吸湿量也较多。中心较多，故而吸湿量也较多。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水
12、解性可水解性 纤维素的有限溶胀纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀可分为结晶区间溶胀(液体液体只进到结晶区间的无定形区，其只进到结晶区间的无定形区，其X-射线衍射图射线衍射图不发生变化不发生变化)和结晶区内溶胀和结晶区内溶胀(此时纤维素原来此时纤维素原来的的X-射线衍射图谱改变，而出现新的射线衍射图谱改变，而出现新的X-射线衍射线衍射图谱射图谱)。水有一定的极性，能进入纤维素的。水有一定的极性，能进入纤维素的无定形区发生结晶区间的溶胀，稀碱液无定形区发生结晶区间的溶胀，稀碱液(1%-6%NaOH)的作用也类似于水，但浓碱液的作用也类似于水，但浓碱液(12.5%-19%NaOH)在在20能与纤维素
13、形成碱能与纤维素形成碱纤维素，具有稳定的结晶格子，所以也只能发纤维素，具有稳定的结晶格子，所以也只能发生有限溶胀。生有限溶胀。纤维素溶胀能力的大小取决于碱纤维素溶胀能力的大小取决于碱金属离子水化度，碱金属离子的水化度又随离金属离子水化度，碱金属离子的水化度又随离子半径而变化，离子半径越小，其水化度越大，子半径而变化，离子半径越小，其水化度越大，如氢氧化钠的溶胀能力大于氢氧化钾；纤维素如氢氧化钠的溶胀能力大于氢氧化钾；纤维素的溶胀是放热反应，温度降低，溶胀作用增加；的溶胀是放热反应，温度降低，溶胀作用增加；对同一种碱液并在同一温度下，纤维素的溶胀对同一种碱液并在同一温度下，纤维素的溶胀随其浓度而
14、增加，至某一浓度，溶胀程度达最随其浓度而增加，至某一浓度，溶胀程度达最高值。高值。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质纤维素的一些重要性质1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性 纤维素原料经磨碎、压碎纤维素原料经磨碎、压碎或强烈压缩时，纤维素可发或强烈压缩时，纤维素可发生降解，结果聚合度下降，生降解，结果聚合度下降，机械降解机械降解后的纤维素比氧化、后的纤维素比氧化、水解或热降解的纤维素具有水解或热降解的纤维素具有更大的反应能力。更大的反应能力
15、。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维纤维素的一些重要性质如下：纤维素的一些重要性质如下：1化学反应性化学反应性2氢键的作用氢键的作用3吸湿性吸湿性4溶胀性溶胀性5.机械降解特性机械降解特性6.可水解性可水解性 纤维素大分子的背键对纤维素大分子的背键对酸的稳定性很低，在酸碱酸的稳定性很低，在酸碱度、温度适合的条件下，度、温度适合的条件下，能产生水解降解，酸是催能产生水解降解，酸是催化剂，可降低贰键破裂的化剂，可降低贰键破裂的活化能，增加水解速度。活化能，增加水解速度。纤维素对碱在一般情况下纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的，但在高温是比较稳定的
16、，但在高温下，纤维素也产生碱性水下，纤维素也产生碱性水解解。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 已列入一些国家法定典籍中的药用纤维素有粉状纤已列入一些国家法定典籍中的药用纤维素有粉状纤维素和微晶纤维素二种。维素和微晶纤维素二种。一、粉状纤维素一、粉状纤维素(一一)来源与制法来源与制法 粉状纤维素粉状纤维素(powered cellulose)美国、英国、欧洲及美国、英国、欧洲及日本药典已收载，又称纤维素絮日本药典已收载，又称纤维素絮(cellulose flocs)。其制法如下：其制法如下：将植物材料纤维浆，用将植物材料纤维浆，用17.5%N
17、aOH(或或24%KOH)溶液在溶液在20处理，不溶解的部分处理，不溶解的部分(称称-纤纤维素维素)中包括纤维浆中的纤维素与抗碱的半纤维素，用中包括纤维浆中的纤维素与抗碱的半纤维素，用转鼓式干燥器制成片状，再经机械粉碎即得。粉状纤转鼓式干燥器制成片状，再经机械粉碎即得。粉状纤维素的聚合度约为维素的聚合度约为500，分子量约为，分子量约为2.43105，不含，不含水素、揉酸和树脂等杂质。水素、揉酸和树脂等杂质。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 (二二)性质性质 粉状纤维素呈白色，无臭，无味，具有纤维粉状纤维素呈白色，无臭，无味，具有纤维素的通
18、性，不同细度的粉末的流动性和堆密度素的通性，不同细度的粉末的流动性和堆密度不一，国外有多种商品规格，其大小从不一，国外有多种商品规格，其大小从35-300m不等，或呈粒状，在相对湿度为不等，或呈粒状，在相对湿度为60%时，时，平衡吸湿量大都在平衡吸湿量大都在10%以下，特细的规格，吸以下，特细的规格，吸湿量较大。粉状纤维素具有一定的可压性，最湿量较大。粉状纤维素具有一定的可压性，最大压紧压力约为大压紧压力约为50MPa。流动性较差。流动性较差。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 (三三)应用应用 1可用于片剂的稀释剂，硬胶囊或散剂的填可用于片
19、剂的稀释剂，硬胶囊或散剂的填充剂。充剂。2在软胶囊中可用于降低油性悬浮性内容物在软胶囊中可用于降低油性悬浮性内容物的稳定剂，以减轻其沉降作用。也可作口服混悬的稳定剂，以减轻其沉降作用。也可作口服混悬剂的助悬剂。剂的助悬剂。3用作片剂干性粘合剂的浓度为用作片剂干性粘合剂的浓度为5%。-20%，崩解剂浓度为崩解剂浓度为5%-15%，助流剂浓度为，助流剂浓度为1%-2%，但不得用作注射剂或吸入剂辅料，因可致肉芽肿。但不得用作注射剂或吸入剂辅料，因可致肉芽肿。在食品工业中可作为无热量食品的添加剂。在食品工业中可作为无热量食品的添加剂。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二
20、节节 纤纤素素维维 二、微晶纤维素二、微晶纤维素(一一)结构与制法结构与制法 植物纤维是千百万微细纤维所组成，在高倍电子显微植物纤维是千百万微细纤维所组成，在高倍电子显微镜下可见微细纤维存在镜下可见微细纤维存在2种不同结构区域，一是结晶区，种不同结构区域，一是结晶区，另一是无定形区。微晶纤维素的聚合度约为另一是无定形区。微晶纤维素的聚合度约为220，分子，分子量约为量约为36000，其结构式同纤维素，但其在水中的分散，其结构式同纤维素，但其在水中的分散性、结晶度和纯度等与机械纤维素不同。性、结晶度和纯度等与机械纤维素不同。微晶纤维素微晶纤维素(MC)的制法如下：的制法如下：将由细纤维所制得的将
21、由细纤维所制得的-纤维素，用纤维素，用25ml盐酸在盐酸在105煮沸煮沸15min，去无定形，去无定形部分，过滤，用水洗及氨水洗，余下的结晶部分，经剧部分，过滤，用水洗及氨水洗，余下的结晶部分，经剧烈搅拌分散，喷雾干燥形成粉末。这种微晶纤维素广泛烈搅拌分散，喷雾干燥形成粉末。这种微晶纤维素广泛用于固体制剂以改善粉体的性能。中国药曲用于固体制剂以改善粉体的性能。中国药曲(2000年版年版)二部已收载，国外市场上称为二部已收载，国外市场上称为Ph型微晶纤维素。型微晶纤维素。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 微晶纤维素为高度多孔性颗粒或粉末，呈白
22、色，无臭，微晶纤维素为高度多孔性颗粒或粉末，呈白色，无臭，无味。具有压缩成型作用、粘合作用和崩解作用。无味。具有压缩成型作用、粘合作用和崩解作用。市售品不同粒度可以有不同的性质，型号繁多。市售品不同粒度可以有不同的性质，型号繁多。FMC公司公司(美国美国)生产的商品生产的商品Avicel有有Ph(医药行业医药行业)和和RC型之分。型之分。Ph型型Avicel 艾维素艾维素(不溶于水，弱酸和大不溶于水，弱酸和大 部分有机溶剂以部分有机溶剂以及（及（1：20）NaOH溶液溶液)具有改善粉体压缩成型性、流动性具有改善粉体压缩成型性、流动性的作用，且具有良好的混合性和吸附性。的作用，且具有良好的混合性
23、和吸附性。国外药典收载国外药典收载的是的是PH型的产品。型的产品。PH型型Avicel有多种品种，其中有多种品种，其中PH-l01最常用，平均粒径为最常用，平均粒径为50m，PH-l02具有具有PH-l0l同样同样的成形性、崩解性，由于平均粒径增大为的成形性、崩解性，由于平均粒径增大为lm，流动性，流动性得到改善。得到改善。AvicdPH还有一些新的型号，其对于片剂的还有一些新的型号，其对于片剂的成形性、崩解性都具有不同程度的提高。以下是成形性、崩解性都具有不同程度的提高。以下是AvicelPH-101的一些粉体学性质：松密度为的一些粉体学性质：松密度为0.32g/cm3。实密度为实密度为0.
24、45 g/cm3。比表面积为。比表面积为1.18m2/g，熔点为，熔点为260-270焦化。焦化。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 微晶纤维素具有潮解性，其含湿量一般很低，其微晶纤维素具有潮解性，其含湿量一般很低，其在相对湿度为在相对湿度为60%时，平衡吸湿量约为时，平衡吸湿量约为6%(W/W)，它不溶于稀酸、有机溶剂和油类，但在稀碱液中少它不溶于稀酸、有机溶剂和油类，但在稀碱液中少部分溶解，大部膨化。部分溶解，大部膨化。各国生产的微晶纤维素在标准规格上有一定的差各国生产的微晶纤维素在标准规格上有一定的差异，如日本药局方异，如日本药局方(1
25、3版版)收载的微晶纤维素称收载的微晶纤维素称crystalline cellulose，如将其混悬于水中，用匀化机，如将其混悬于水中，用匀化机(8000r/min)匀化，能保持混悬液在匀化，能保持混悬液在3h内不分离，呈内不分离，呈不透明乳膏剂，而市售的一般微晶纤维素在同样情不透明乳膏剂，而市售的一般微晶纤维素在同样情况下可分离出上清液及沉淀。况下可分离出上清液及沉淀。精选ppt第四章第四章 药用天然高分子材料药用天然高分子材料第第二二节节 纤纤素素维维 (三三)应用应用 1微晶纤维素微晶纤维素PH型广泛用作口服片剂及胶囊剂的型广泛用作口服片剂及胶囊剂的稀释剂和吸稀释剂和吸附剂附剂，常用浓度为
26、，常用浓度为20%-90%，适用于湿性制粒及直接压片；用作，适用于湿性制粒及直接压片；用作崩解剂崩解剂时的浓度为时的浓度为5%-15%，用作抗粘附剂用作抗粘附剂的浓度为的浓度为5%-20%，此外也可作为倍散的此外也可作为倍散的稀释剂稀释剂和丸剂的和丸剂的赋形剂赋形剂。2微晶纤维素微晶纤维素RC型作为型作为胶体分散系主胶体分散系主要用于干糖浆、混悬要用于干糖浆、混悬剂，有时也作为水包油乳剂和乳膏的稳定剂。剂，有时也作为水包油乳剂和乳膏的稳定剂。3近年来微晶纤维素又推出一些新型号如近年来微晶纤维素又推出一些新型号如AvicelPH-300系列，系列，具有具有快速崩解性、较好的流动性、可减小片重差异
27、等优快速崩解性、较好的流动性、可减小片重差异等优点点；Avice KG-801可以提高片剂硬度、降低磨损性、少量添加适可以提高片剂硬度、降低磨损性、少量添加适于在低压力下压片等优点。于在低压力下压片等优点。4国外市场上近年来推出微晶纤维素球形颗粒，为具有高圆度国外市场上近年来推出微晶纤维素球形颗粒，为具有高圆度和机械强度的球形细粒剂，可作为包衣型缓释制剂、苦味掩盖制剂和机械强度的球形细粒剂，可作为包衣型缓释制剂、苦味掩盖制剂的核芯，己广泛用于缓释微丸包衣。本品与蔗糖球形颗粒相比，颗的核芯，己广泛用于缓释微丸包衣。本品与蔗糖球形颗粒相比，颗粒之间的粘连作用较小，便于药物包衣。粒之间的粘连作用较小，便于药物包衣。精选ppt此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！精选ppt
