天然高分子

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人們對生命科學的濃厚興趣在于人類本身就是生命．人們對生物醫(yī)高分子重視與關切是因為構成人類肌體的基本物質(zhì)，諸如蛋白質(zhì)、核糖核酸、多糖、一些脂質(zhì)都是高分子化合物；人類肌體的皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化合物組成的。天然高分子材料是人類最早使用的醫(yī)學材料之一。

2ppt課件精品資料你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”

五十年代中期，由于合成高分子的大量涌現(xiàn)，曾使這類材料退居次要地位。然而，由于天然材料具有不可替代的優(yōu)點，它的多功能性質(zhì)和與生體的相容性，生物可降解性，加之對它的改性與復合，人們一直沒有放棄對它的深入研究，特別是最近對雜化材料研究的需要，更顯示出它的特點，成為不可缺少的重要生物醫(yī)學材料之一。

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目前天然高分子生物醫(yī)學材料主要有天然多糖類材料和天然蛋白質(zhì)材料二大類。由于它們結構和組成的差異，表現(xiàn)出不同的性質(zhì)，應用領域也不完全一樣。但是，相似

之處在于它們在體內(nèi)很容易降解，降解產(chǎn)物對人體無毒且可為人體所吸收，參與人體的代謝循環(huán)，因此具有廣泛的潛在用途。

6ppt課件第一節(jié)天然多糖類材料

7ppt課件多糖是由于許多單糖分子經(jīng)失水縮聚，通過糖苷鍵結合而成的天然高分子化合物，多糖水解后如果只產(chǎn)生一種單糖則稱為均聚糖如纖維素、淀粉等，最終水解產(chǎn)物是二種或二種以上單糖則稱為雜聚糖如菊粉等。自然界廣泛存在的多糖主要有：

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１植物多糖，如纖維素、半纖維素、淀粉、果膠等。２動物多糖，如甲殼素、殼聚糖、肝素、硫酸軟骨素等。３瓊脂多糖，如瓊脂、海藻酸、角叉藻聚糖等。４菌類多糖，如Ｄ—葡聚糖、Ｄ—半乳聚糖、甘露聚糖等。５微生物多糖，如右旋糖酐、黃原膠、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。研究較多的多糖類材料為纖維素、甲殼素和殼聚糖。9ppt課件一、纖維素

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纖維素是由Ｄ－吡喃葡萄糖經(jīng)由β１，４糖苷鍵連結的高分子化合物，具有不同的構型和結晶形式，人們發(fā)現(xiàn)纖維素已經(jīng)有１５０多年，但是由于它的結構復雜性，至今仍然不能說對其十分清楚。纖維素的分子呈長鏈狀，是一種結晶性高分子化合物，不同種纖維素之間的結晶結構存在差異，天然纖維素屬纖維Ｉ型，再生纖維素屬纖維Ⅱ型。用強堿處理天然纖維，結晶結構發(fā)生變化，由Ｉ型變?yōu)椋桑尚汀?1ppt課件

纖維的結晶程度在不同天然纖維間也存在差異，一般來說，隨著結晶程度的提高其抗張程度、硬度、密度增加，但彈性、韌性、膨潤性、吸水性、化學反應性下降。精制的天然纖維素其結晶度約為７０％，絲光纖維約為４８％，再生纖維約為３８％～４０％。無定形區(qū)的纖維分子排列雜亂，因而較易進行化學反應。纖維素是一種非還原性的碳水化合物，不溶于水和一般有機溶劑，但能溶解于某些堿性溶劑和高濃度的無機酸溶液如銅胺堿、季胺堿亦可溶解于若干種鹽的濃水溶液中。

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纖維素的每一個葡萄糖單元具有三個羥基，有８種取代的可能性，如果各羥基具有相等的反應機會，且已取代的羥基對未取代羥基不產(chǎn)生影響，從理論上講基取代度可達３０。但是由于它的結晶性和Ｃ２、Ｃ３和Ｃ６的反應活性不同，其取代度一般均在０～３．０之間。13ppt課件

纖維素在醫(yī)學上最重要的用途是制造各種醫(yī)用膜，這種纖維膜的制造反應包括以下三個步驟：

14ppt課件１化學改性生產(chǎn)可溶性或熱塑性纖維素衍生物；２用溶液燒注或溶融法形成薄膜；３對纖維素衍生物進行處理得到再生纖維素。

15ppt課件目前再生纖維素的生產(chǎn)主要有以下三種技術：

16ppt課件１銅氨法：將纖維素溶于銅氨溶液中形成可溶性絡合物，然后與酸反應再生。２粘膠法：纖維素與堿和二硫化碳反應，生成黃原酸，然后與酸反應再生。３熱塑性醋酸纖維素與堿反應水解再生。

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干燥狀態(tài)的再生纖維素膜比較脆，不易得到滿意結果，因此常需加入甘油做增塑劑，由于進行了增塑和膜的濕敏性等原因故應適當保存。18ppt課件再生纖維素（銅珞玢）：是目前人工腎使用較多的透析膜材料，對溶質(zhì)的傳遞，纖維素膜起到篩網(wǎng)和微孔壁壘作用。一種再生纖維素（銅珞玢）在臨床上雖獲得極大成功，然而經(jīng)過長期連續(xù)使用也可能引起諸如神經(jīng)障礙、色素沉積等弊端，未移除的中分子量物質(zhì)在體內(nèi)蓄積亦可引起病理癥狀和出現(xiàn)暫時性白細胞減少癥。19ppt課件

另一種再生纖維素的制造方法是利用醋酸纖酸素的脫乙?；姆椒ㄟM行再生。方法是將醋酸纖維素用四甲基砜增塑，再用熔融擠出法制成空心纖維，然后用氫氧化鈉進行水解反應，四甲基砜在水解反應中移除并以甘油取代之。醋酸纖維素的性質(zhì)主要取決于乙?；潭?，增塑劑的性質(zhì)和比例，亦取決于纖維素分子的鏈長。醋酸纖維素膜，主要用于血透析系統(tǒng)全氟代?；w維素：用于制造膜式肺、人工心瓣膜、人工細胞膜層，各種導管、插管和分流管等。20ppt課件

纖維素及其衍生物還可以用作載體進行多種酶的固定，微膠囊的制備和藥物釋放系統(tǒng)，齒科修補材料和止血劑。21ppt課件二、甲殼素與殼聚糖

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甲殼素的學名為１，４—２—乙酰胺基—α—脫氧—β—Ｄ葡聚糖。殼聚糖是甲殼素脫去部分乙酰基后的產(chǎn)物。甲殼質(zhì)及殼聚糖的化學結構與纖維素十分相似，它們之間的差別在于分子長鏈上的每個葡萄糖單元上的C2上所接的基團，所接基團為乙酰胺基的是甲殼素，所接基團為氨基（-NH2）的是殼聚糖，而纖維素分子所接的基團為羥基（-OH）

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甲殼素是一種來源于動物的天然多糖，在自然界中的產(chǎn)量僅次于纖維素而居第二位，也是現(xiàn)今所發(fā)現(xiàn)的眾多天然多糖中僅有的具有明顯堿性的天然多糖。甲殼素的發(fā)現(xiàn)至今已有一百多年的歷史，但它的發(fā)展比較緩慢。１９７７年，在美國波士頓召開第一屆甲殼素／殼聚糖國際學術討論會之后，發(fā)現(xiàn)具有極大的潛在應用價值和廣闊的發(fā)展前景才逐漸受到人們的普遍重視。25ppt課件殼聚糖呈白色或灰白色，略有珍珠光澤，半透明無定形固體，約在185℃分解，不溶于水和稀堿溶液，可溶于稀有機酸和部分無機酸（鹽酸），但不溶于稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸等。殼聚糖作為溶液被存放和使用時，需處于酸性環(huán)境中但由于其縮醛結構的存在使其在酸性溶液中發(fā)生降解，溶液粘度隨之下降，如果加入乙醇、甲醇、丙酮等可延緩殼聚糖溶液粘度降低，以乙醇作用最明顯。殼聚糖的化學性質(zhì)26ppt課件

由于甲殼質(zhì)含有羥基，殼聚糖同時含有羥基和氨基，二者可以通過酚化、羧基化、羥基化、氰化、醚化、烷化、酯化、醛亞胺化、疊氮化、成鹽、螫合、水解、氧化、鹵化、接枝與交聯(lián)等反應生成各種不同結構和不同性能的衍生物。27ppt課件甲殼素和殼聚糖的制備目前工業(yè)上生產(chǎn)甲殼素的主要原料是蝦蟹殼。甲殼素和殼聚糖的制備方法比較簡單，工藝已很成熟。分析表明，蝦殼和蟹殼的主要成分是碳酸鈣、蛋白質(zhì)、甲殼素以及少量色素，因此，甲殼素的提取過程也就是甲殼質(zhì)與無機鹽和粗蛋白分離的過程。28ppt課件

1.酸脫鈣：通常取粉碎的干蟹殼用質(zhì)量分數(shù)為5％－10％的稀鹽酸浸泡24h，鹽酸溶液以浸沒蟹殼為準，用清水洗滌數(shù)次，抽濾完成脫鈣。

2.堿脫蛋白：再用質(zhì)量分數(shù)為6％－10％氫氧化鈉溶液浸沒除鈣，然后將蟹殼用水浴加熱至沸騰并保溫lh左右，抽濾，濾渣用清水洗滌至中性，這一步主要是脫蛋白過程。

3.脫色過程：可在紫外線作用下完成或用質(zhì)量分數(shù)為0.6％的高錳酸鉀浸泡10－20h，過濾，用清水洗至中性，然后用質(zhì)量分數(shù)0.6％的亞硫酸氫鈉漂白10－20h，過濾用清水洗滌至中性，干燥即可得到甲殼質(zhì)。29ppt課件

甲殼素和殼聚糖的制備方法比較簡單，工藝已很成熟。采用蝦或蟹殼，經(jīng)清洗后浸酸脫鈣，再用堿液脫除蛋白即得到甲殼素。如繼續(xù)以濃堿去乙酰基則得到殼聚糖。殼聚糖的脫乙酰化度和分子量是其兩項重要參數(shù)。

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另外不同原料（蟹蝦殼、海蟹殼、對蝦殼、河蝦殼和蠶蛹）用同一方法在相同條件下制備殼聚糖，收率分別為13.6%、12.3%、10.5%、8.70%、l.8%，可見螫蝦殼和海蟹殼是首選原料。此外，還可用酶法、微波法制備殼聚糖。31ppt課件目前甲殼低聚糖的主要制備方法是化學法、糖轉(zhuǎn)移法和酶解法。化學法主要有：氟化氫降解法、酸水解法、氧化法；酶降解法有：專一性酶降解法和非專一性酶降解法。目前大多數(shù)采用化學法提取甲殼低聚糖，但此法單糖含量高低聚糖收率低，分離過程復雜，并且環(huán)境污染嚴重，而酶降解法工藝簡單，環(huán)境污染小，并可以控制聚合度。32ppt課件

甲殼素一般來源于甲殼類動物，因而發(fā)現(xiàn)其有明顯的氨基酸含量，即使經(jīng)過堿處理仍然有大約

0.５％的氨基酸存在。但經(jīng)過嚴格脫乙酰的處理后，由于氨基酸的可溶性，一般在殼聚糖中就不再含氨基酸，即使有也極其微量。殼聚糖的金屬離子含量正在引起人們的逐漸重視，因為過高的金屬對于制作醫(yī)用品（例如血液透析膜）是不適宜的。33ppt課件

甲殼素在人體的代謝途徑有二：一是在溶菌酶的作用下首先分解成低聚糖，然后經(jīng)一系列化學反應，一部分以二氧化碳的形式由呼吸道排出體外，另一部分則以糖蛋白的形式為人體吸收利用。代謝途徑34ppt課件甲殼質(zhì)和殼聚糖的應用殼聚糖是天然生物多糖甲殼質(zhì)的脫乙酰基衍生物，其存在自由氨基，具有十分活潑的物理化學性質(zhì)，由于殼聚糖具有無毒副作用、良好的生物相容性、可控的生物降解性、無抗原性等特性。因為氨基性質(zhì)活潑，可用很多基團和化學物質(zhì)進行修飾或連上一些促進細胞生長的細胞因子和激素等物質(zhì)，因此殼聚糖及殼聚糖膜在生物醫(yī)學、組織工程、藥物緩釋、細胞及酶的固定化等許多方面有著十分廣泛的應用。35ppt課件尤其是近幾年殼聚糖作為可降解的生物材料在組織工程研究中己引起人們的重視。此外殼聚糖在骨，肌腱、神經(jīng)、皮膚和血營修復的研究中都表現(xiàn)出良好的應用前景。36ppt課件1醫(yī)用纖維和膜材料用甲殼質(zhì)、殼聚糖纖維制成的手術縫合線己應用于臨床。與傳統(tǒng)的羊腸線相比，用殼聚糖制成的吸收型外科手術縫合線材料柔軟，易打結，機械強度高，易被機體吸收，同時不改變皮膚膠原蛋白中羥脯氨酸含量，無炎癥反應，還可用常規(guī)方法消毒，增加傷口的抗張強度，加速傷口愈合。37ppt課件

甲殼素縫線的力學性質(zhì)良好，能很好地滿足臨床實踐要求。在手術傷口愈合過程中，甲殼素縫線在體內(nèi)的抗張強度逐漸下降。動物實驗表明，埋植于家兔背部肌肉內(nèi)１４天，其強度下降到原來的４５％，２５天后下降至７％，但在體內(nèi)完全溶解的期限卻比ＰＧＡ縫線長，大致需要６個月。38ppt課件

甲殼素縫線已經(jīng)具備了可吸收性縫線的基本要求，具有以下特點：１柔軟性好，便于結扎；２具有創(chuàng)傷治愈效果，傷口修復快，創(chuàng)口平整漂亮；３可在體內(nèi)生物分解，分解產(chǎn)物安全無毒；４對胰液、膽汁等堿性消化液耐受性高。

39ppt課件用殼聚糖制成的醫(yī)用纖維膜具有均勻、透明、手感好、柔軟、良好的透氣性、吸水性和殺菌性等優(yōu)點。中國紡織大學己成功地將殼聚糖無紡布、殼聚糖流涎膜、殼聚糖涂層紗布等多種醫(yī)用敷料用于臨床；其中用殼聚糖醋酸溶液制成的殼聚糖無紡布，透氣透水性能極佳，用于大面積的燒、燙傷，能吸收組織滲出液，防止感染，效果很好。40ppt課件以甲殼質(zhì)、殼聚糖為主要原料制成的人工皮膚已應用于臨床，青島海洋大學亦成功研制出新型敷料一人造皮膚，該敷料在治療過程中對創(chuàng)傷無刺激、無過敏、無毒性反應，且比常規(guī)療法的愈合速度快得多，是一種很好的治創(chuàng)傷敷料。41ppt課件2凝血作用包扎用紗布經(jīng)甲殼質(zhì)粉末或殼聚糖溶液處理后包扎傷口就立即止血，并有消炎作用，傷口愈合速度提高75％，傷口長好后紗布不粘連，甚至不留痕跡。用殼聚糖制成止血海綿，能夠立即止血，臨床效果非常好。42ppt課件3抗腫瘤作用甲殼素、殼聚糖及其衍生物的抑癌作用已被許多實驗所證實。但關于甲殼質(zhì)及其衍生物抑制癌細胞轉(zhuǎn)移的機理，還沒有完全清楚。據(jù)推測，甲殼質(zhì)及其衍生物的癌細胞轉(zhuǎn)移抑制機制并非基于免疫細胞的活化或是誘導出殺腫瘤活性，而是甲殼質(zhì)及其衍生物能和血管內(nèi)皮表面粘附分子相結合，封鎖癌細胞對血管內(nèi)皮的粘附和運動。甲殼質(zhì)、殼聚糖及其衍生物能夠阻礙癌癥轉(zhuǎn)移過程中各階段轉(zhuǎn)移性癌細胞與宿主間的相互關系，也就是說抑制接著性，移動性與滲透性等癌細胞機能，使得癌細胞無法順利轉(zhuǎn)移。43ppt課件

甲殼質(zhì)、殼聚糖及其衍生物的免疫功能已被國際所公認。殼聚糖能有效地增加巨噬細胞的吞噬功能和水解酶的活性，通過增強機體非特異性免疫系統(tǒng)的功能而抑制腫瘤生長。巨噬細胞激活后，除了本身的吞噬殺滅腫瘤細胞等功能增強外，又能分泌多種免疫因子調(diào)節(jié)其他細胞免疫與體液免疫。此外，殼聚糖還可顯著促進脾臟細胞生成抗體的能力。4增強免疫44ppt課件5降低脂肪和膽固醇心、腦血管疾病，主要誘因是過量的膽固醇及其脂質(zhì)在血管內(nèi)壁沉積引起動脈硬化，而且血管變狹窄，血液流動不通暢或者是毛細血管壁變脆導致破裂而造成出血。為防止心、腦血管病的發(fā)生，必須調(diào)節(jié)體內(nèi)膽固醇的含量。調(diào)節(jié)的途徑有三條：減少吸收量；改變合成速度；加強降解和排泄。殼聚糖是聚陽離子很容易與膽汁結合并全部排除體外，大大降低了膽固醇酶的催化活性，阻礙了膽固醇的轉(zhuǎn)化吸收。同時殼聚糖能聚集在帶負電荷的脂肪周圍，形成屏障阻礙脂肪消化酶的活化從而阻礙了脂肪的消化吸收。45ppt課件

利用殼聚糖作為被膜材料制造微膠囊進行細胞培養(yǎng)和人工生物器官，是其重要的應用方面，借助于殼聚糖聚陽離子特性與海藻酸鈉、羧甲基纖維素等帶負電性的高分子聚陰離子反應，可制備不同形狀的微膠囊，使高濃度細胞的培養(yǎng)成為可能。多孔質(zhì)的甲殼素海綿在口腔外科領域用作拔牙創(chuàng)傷、囊摘除、齒科切除部的保護材料，不僅可促進創(chuàng)傷的愈合也容易脫除，對細菌的增殖也有一定的抑制。46ppt課件殼聚糖能夠形成一種堅硬的、吸水性的生物相容性膜，其吸水性較強，平衡吸水量可達５０％（Ｗ／Ｗ），殼聚糖膜還具有較好的透氧性，殼聚糖可用作眼科敷料，在動物實驗中發(fā)現(xiàn)殼聚糖與動物的眼膜相容性良好，而且能夠生成較多的成膠原和成纖細胞，有利于眼疾治療。47ppt課件海藻酸海藻酸(Alginate)是存在于褐藻類中的天然高分子，是從褐藻或細菌中提取出的天然多糖，類似于細胞外基質(zhì)中的糖胺聚糖GAGs，無亞急性/慢性毒性或致癌性反應，可作為食用的食品添加劑，也可作為支架材料用于醫(yī)學用途，具備良好的生物相容性。海藻酸很容易與一些二價陽離子結合，形成凝膠。而且，其溫和的溶膠凝膠過程、良好的生物相容性使海藻酸適于作為釋放或包埋藥物、蛋白與細胞的微膠囊。當其6位上的羧基與鈉離子結合，就構成了海藻酸鈉鹽(SodiumAlginate)。

48ppt課件自八十年代以來，褐藻酸鈉在食品應用方面得到新的拓展。褐藻酸鈉不僅是一種安全的食品添加劑，而且可作為仿生食品或療效食品的基材，由于它實際上是一種天然纖維素，可減緩脂肪糖和膽鹽的吸收，具有降低血清膽固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可預防高血壓、糖尿病、肥胖癥等現(xiàn)代病。它在腸道中能抑制有害金屬如鍶、鎘、鉛等在體內(nèi)的積累，正是因為褐藻酸鈉這些重要作用，在國內(nèi)外已日益被人們所重視。日本人把富含有褐藻酸鈉的食品稱為“長壽食品”，美國人則稱其為“奇妙的食品添加劑”。

49ppt課件海藻酸鈉基本性質(zhì)(1)海藻酸鈉是無臭、無味、淡黃色不定形粉末；(2)海藻酸鈉易溶于水，糊化性能良好，加入溫水使之膨化。吸濕性強，持水性能好，不溶于有機溶劑；(3)海藻酸鈉的穩(wěn)定性以pH值6-11較好。pH值低于6時析出海藻酸，不溶于水；pH值高于11時又要凝膠，粘度在pH值7時最大，但隨溫度的升高而顯著下降。50ppt課件(4)海藻酸鈉不耐強酸，強堿及某些重金屬離子，因為它們會使海藻酸凝成塊狀，但堿金屬(鈉、鉀)并不會使海藻酸鈉漿發(fā)生凝凍。(5)海藻酸鈉水溶液遇酸析出海藻酸凝膠。遇鈣、鐵、鉛等二價以上的金屬離子立即凝團成這些金屬的鹽類，不溶于水而析出。(6)海藻酸鈉低熱無毒。51ppt課件海藻酸應用海藻酸是從海帶中提取的一種多聚糖醛酸，多用于醫(yī)藥工業(yè)，作為防肥胖劑和治療胃病的新型藥劑有較大醫(yī)用價值，同時，也是生產(chǎn)藻酸丙二醇酯、藻酸三乙胺、藻酸雙酯鈉（PSS）等的重要原料。海藻酸鉀是一種從海帶中提取的天然多糖碳水化合物，具有降低血脂肪、血糖、膽固醇等功效，目前主要用于制藥及保健食品。同時，海藻酸鉀還是一種良好的牙科印模料及面膜塑形劑，已逐漸應用于化妝品行業(yè)。海藻酸鈉具有良好的血液相容性及在體內(nèi)可以降解除去等特點，是靶向給藥很好的載體材料。

52ppt課件天然蛋白質(zhì)材料蛋白質(zhì)廣泛存在于動物和植物體中，也是人們最早使用的生物物材料之一。作為醫(yī)學材料應用，主要是結構蛋白，彈性硬蛋白等。由于膠原來源廣泛，特別是其抗原性低而被廣泛應用于醫(yī)學，纖維蛋白原具有特殊的生理功能，如止血、可降解性等亦早為人們所應用．故對其作一簡單慨述。53ppt課件天然蛋白質(zhì)材料——纖維蛋白是纖維蛋白原在生理條件下凝固而成的一種材料。纖維蛋白可用不同方法進行化學改性，其中包括放射性碘化法、與合成高分子進行接枝和在纖維蛋白上進行酶的固定等。

纖維蛋白主要來源于血漿蛋白，因此具有明顯的血液和組織相容性，無毒副作用和其他不良影響。作為止血劑、創(chuàng)傷愈合劑和可降解生物材料在臨床上已經(jīng)應用很久；它的主要生理功能為止血，另外還可明顯促進創(chuàng)傷的愈合；還可作為一種骨架，促進細胞的生長；并具有一定的殺菌作用。

54ppt課件纖維蛋白在臨床上應用形式：纖維蛋白原的就地凝固，用于眼科手術的組織粘合劑，肺切除后胸腔填充物和外科手術中的止血

纖維蛋白粉末，用作止血劑，可以與抗菌素共用，用作充填慢性骨炎和骨髓炎手術后的骨缺損

纖維蛋白海綿，用作止血劑、扁平瘢的治療和唾液腺外科手術后的填充物。

55ppt課件組織代用品，商品名Bioplast，主要用于關節(jié)成型術、視網(wǎng)膜脫離、眼外科治療、肝臟止血及疝氣修復等纖維蛋白薄膜，用于神經(jīng)外科：替代硬腦膜和保護末梢神經(jīng)縫線；用于燒傷治療：消除頜面竇和口腔間的穿孔。56ppt課件膠原蛋白現(xiàn)在膠原蛋白正慢慢進入美容護膚領域.膠原蛋白是人體組織結構的主要成分之一，也是人體內(nèi)含量最多的一種蛋白質(zhì)，約占人體蛋白質(zhì)總量的25-33%，相當于人體體重的6%，它遍及全身的各個組織器官，如：皮膚、骨骼、軟骨、韌帶、角膜、各種內(nèi)膜、筋膜等，是維持皮膚與組織器官形態(tài)、結構的主要成分，也是修復各損傷組織的重要原料物質(zhì)。

57ppt課件58ppt課件膠原是一類研究較深入的結構蛋白，在動物組織和器官的構成中起著重要的作用。由于其來源廣泛，并具有生物可降解性、生物相容性和低免疫原性，己廣泛應用于藥物載體系統(tǒng)和人造血管、瓣膜等組織工程領域。59ppt課件膠原可應用于醫(yī)藥領域的另一個主要原因在于它經(jīng)過自聚和交聯(lián)，可形成具有一定強度和穩(wěn)定性的結構，用弱酸水提取后可制成多種形式的藥物載體系統(tǒng)。膠原的吸收和活性物質(zhì)的釋放受所用的交聯(lián)劑種類和數(shù)量的影響。膠原釋放系統(tǒng)主要包括眼科用的膠原罩、燒傷和創(chuàng)傷用膠原海綿，用于基因釋放的微球、與脂質(zhì)體結合形成的用于藥物釋放的復合物以及透皮釋放的控制材料等。60ppt課件膠原的特點膠原有特定的分子結構、大小和氨基酸序列，由3條多肽鏈通過氫鍵扭曲而成。由肽鏈變化，它們又可分為十幾個類型。鑒于三股肽鏈的結構差別，己發(fā)現(xiàn)至少有19種類型的膠原，分別位于肌腱、血管、角膜、軟骨等不同的機體部位，如Ⅰ型膠原主要存在于皮膚、肌腱組織，Ⅱ型膠原主要存在于軟骨組織。其中Ⅰ型膠原含量最高，藥物載體材料的應用也就基于這類膠原。61ppt課件在機體內(nèi)，膠原具有結構蛋白的功能，可抵抗中性蛋白酶的分解作用。但特異性的膠原酶可在距N端約四分之一的位置斷裂其自然螺旋結構。不同類型的膠原對膠原酶的分解作用有不同的敏感性。在三股螺旋結構破裂后，膠原分子可由明膠酶和非專一性蛋白酶進一步分解成小肽和氨基酸。在體外，膠原纖維的分解可通過與組織蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶一起孵育來進行，這種方法可用于提取可溶性膠原。62ppt課件膠原的制備技術膠原的制備技術歷史較長，方法多樣。膠原是由3條多肽鏈組成的大分子。分子之間通過共價鍵搭橋交聯(lián)，形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結構，水中溶解度低。有—部分未能共價交聯(lián)或者在體內(nèi)未成熟的膠原可用中性鹽或稀醋酸溶液提取而溶解出來，此部分稱為可溶性膠原，又稱作酸溶性膠原。而大部分膠原都是以膠原纖維形式存在，彼此又互相交叉而成網(wǎng)狀，成為難溶性膠原。對于難溶性膠原可先用胃蛋白酶消化水解去末端(非螺旋型區(qū)域)肽后再用稀醋酸溶液提取。故難溶性膠原又稱作胃蛋白酶促溶性膠原。膠原的提制方法主要有以下幾種：63ppt課件1可溶性及酶水解性膠原的制備以動物皮、鱗、骨等結締組織為原料，經(jīng)酸、堿預處理后、先用醋酸提取，可制得酸溶性膠原，然后用胃蛋白酶消化，可制得酶促溶性膠原。膠原粗品經(jīng)反復透析、離心等純化處理后，經(jīng)冷凍干燥可制得酸溶性和酶促溶性制品。64ppt課件2人膠原制備近年來隨生物技術的發(fā)展．采用基因重組技術生產(chǎn)人膠原的方法已經(jīng)形成。美國膠原公司利用特定乳腺表達系統(tǒng)，成功實現(xiàn)從轉(zhuǎn)基因動物奶汁中提取人膠原，并申請了美國和國際專利(PCT，9416570)。將特定乳腺表達系統(tǒng)微量注射到受精卵母細胞后，移植到哺乳動物母體，使其懷胎足月，得到能產(chǎn)生含重組人膠原奶汁的哺乳動物。這種方式產(chǎn)生的人膠原是不含其他類型膠原雜質(zhì)的彈性膠原。65ppt課件膠原的應用膠原作為生物材料具備以下優(yōu)點：來源豐富，易于提取純化；非抗原性；可生物降解和生物重吸收；非毒性和生物相容性良好；與生物活性成分具有協(xié)同性；有較高的可伸縮性和一定可擠壓性，具有生物可塑性；促進凝血，有止血作用；可制備成許多不同的形式；通過交聯(lián)可調(diào)節(jié)生物降解性；利用其不同官能團，可定向生產(chǎn)所需材料；與合成聚合物有相容性。66ppt課件其缺點是：純化1型膠原費用較高；分離出的膠原有可變性，例如交聯(lián)密度、纖維大小、微量雜質(zhì)含量等；其親水性導致其可易于溶脹和較快速的釋放；與水解相比較，酶解速率具有可變性；操作復雜；可能產(chǎn)生副作用，例如牛海綿腦（BSF）和礦化作用。67ppt課件1.藥物膠原釋放系統(tǒng)在制備以膠原為載體的藥物釋放系統(tǒng)中需加入交聯(lián)劑，例如戊二醛、碳二亞胺、酚基疊氮化物等，以便增加強度、減慢分解，從而延長藥物釋放時間。以膠原為基質(zhì)的系統(tǒng)可制備成膜劑、片劑、海綿、微粒及注射劑等劑型，用于不同的給藥部位和疾病治療。68ppt課件（1）膠原罩（collagenshields）膠原罩是一種具有眼球形狀的膜，用于角膜藥物釋放。一般可將膠原罩浸泡到藥液中5-10min，制得載藥系統(tǒng)，膠原起著藥庫的作用。將膠原罩放入眼中，在淚水沖洗作用下緩慢溶解，產(chǎn)生一層生物相容的膠原溶液。它可潤滑眼表面，減少眼瞼與角膜間的摩擦，增加藥物與角膜的接觸時間，促進上皮愈合。該系統(tǒng)可使藥物作用時間維持24-48h，并可獲得較高的角膜藥物濃度。69ppt課件膠原罩所載的藥物常是水溶性抗生素，如慶大霉素、妥布霉素、乙基西梭霉素等。膠原罩作為局部治療的藥物載體可讓氧氣自由透過，維持角膜正常的代謝過程。用膠原作基質(zhì)處理的角膜創(chuàng)傷部位，水腫產(chǎn)生較少，表皮愈合速度和完整情況比用其它普通處方好。這可能是因為其可防止角膜細胞與創(chuàng)傷處接觸，減少角膜細胞炎癥反應的緣故。用膠原作為藥物載體的不足之處是膠原罩不完全透明，會降低視力，產(chǎn)生不適。另外，它在眼中能保留的時間也不太長。70ppt課件（2）膠原膜將膠原溶液傾倒在平板上，經(jīng)空氣干燥即可得到膠原膜。膜厚一般為0.01-0.5mm。載藥膠原膜常用于治療局部組織感染及促進骨骼生長等用途。將載有四環(huán)素的膠原埋植于牙周，抗菌活性可維持10d，在4-7周內(nèi)牙周疾病的發(fā)生率明顯降低。這可歸因于四環(huán)素的抗菌活性和對膠原酶水解的抑制作用。在用膠原膜作為基因藥物的載體研究中，將重組人成骨蛋白-2膠原系統(tǒng)埋植于骨上，可產(chǎn)生骨誘導作用，促進骨的形成。71ppt課件（3）膠原海綿將膠原水溶液經(jīng)冷凍干燥可制得膠原海綿。所用的膠原濃度一般為0.1%－5%，可通過其濃度來控制凍干膠原海綿的多孔結構。可通過加入交聯(lián)劑、強性蛋白、纖維結合素或氨基多糖來增加膠原海綿的彈性。由于膠原海綿可吸收大量的組織滲出液，平穩(wěn)地附著在濕的創(chuàng)面上并維持一定濕度，防止機械傷害和二次細菌感染，因此對治療重度燒傷特別有效，可作為各種類型創(chuàng)傷敷料，如褥瘡、腿部潰瘍。72ppt課件膠原海綿適于短期釋放抗生素（3-7d）。將載有慶大霉素的膠原海綿埋植到腹部腐爛處，可減少局部感染，在局部獲得較高的慶大霉素濃度，而血清中藥物濃度很低。膠原海綿可在幾天后被完全吸收，且不會出現(xiàn)任何副作用。膠原海綿也可用于釋放重組人成骨蛋白-2以促進骨形成。重組人成骨蛋白-2與可溶性膠原的結合主要受交聯(lián)度、pH值和膠原質(zhì)量等海綿特性的影響。73ppt課件（4）膠原微粒和微柱將膠原載體制備成微粒和微柱可簡化埋植過程，這類藥物系統(tǒng)可通過注射方法埋植于體內(nèi)。膠原微粒的制備過程包括將膠原溶液分散液體石蠟或油中，乳化后經(jīng)戊二醛交聯(lián)即可制得3-40μm的微粒。再將膠原微粒浸泡到藥液中吸附藥物，即得載藥微粒。膠粒對維生素A、維甲酸、丁卡因、利多卡因、氫化可的松、潑尼松龍等親脂性藥物的載量可達10%。74ppt課件將膠原制成長1cm和直徑1mm的微柱是－種可注射植入的藥物釋放系統(tǒng)，這種系統(tǒng)己用于釋放大分子，如干擾素、血漿蛋白及DNA等。膠原作為生物材料，具有生物相容性好、免疫原性較低、在生理條件下可分解、可促進細胞生長和修復創(chuàng)傷等優(yōu)點，在眼部藥物釋放、治療癌癥的注射微粒、釋放抗生素的海綿和釋放蛋白藥物的微柱等方面己有成功的應用。通常，藥物膠原載體系統(tǒng)的建立是通過膠原對藥物的吸附作用來實現(xiàn)的。75ppt課件膠原作為骨修復材料的應用骨組織具有再生能力，但是新骨組織的形成必須滿足三個條件：①存在骨形成的前體細胞；②有允許骨形成的環(huán)境和充足的營養(yǎng)；③必須有成骨細胞附著的基底。成人骨髓中含有干細胞(即間充質(zhì)細胞)，它們能進一步分化成成骨細胞。在骨髓腔面、骨小梁表面、中央管、穿通管的內(nèi)襯、骨膜最內(nèi)層毛細血管等外周等處分布有骨原細胞。76ppt課件膠原材料植入體內(nèi)后降解，釋放大量的氨基酸于周圍環(huán)境中，在膠原材料表面形成氨基酸庫，為骨形成提供充足的營養(yǎng)成分。成骨細胞從周圍環(huán)境中攝取所需的氨基酸，合成并分泌膠原纖維及有機基質(zhì)，合成的膠原纖維作為模板，在富含Ca、P的環(huán)境中發(fā)生類骨質(zhì)的鈣化，成骨細胞包埋其中成為骨細胞，形成骨組織。77ppt課件（1）引導性骨再生材料引導性骨再生的過程實際上是應用膜技術，為骨折修復的“誘導成骨”和“傳導成骨”造成良好環(huán)境來完成骨再生修復的過程。目前，大量實驗研究及臨床應用己證明，應用引導性骨再生的方法，可以修復顱骨、面骨、上下顱骨的骨缺損。78ppt課件胡曉波等報道，在引導性骨再生、促進骨缺損愈合的實驗中，膠原膜所起的作用可有效地阻止周圍生長較快的纖維結締組織長入骨折部位，而給生長較慢的成骨組織提供細胞分化、增殖的空間。該膜具有良好的誘導成骨作用的原因可能是：①膠原可能更易作骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)的載體，參與BMP誘導成骨，②膠原膜的網(wǎng)狀結構更易于牢牢吸附BMP，使其在局部發(fā)揮更持久的生物活性，②BMP結合在膜的表面，與其他載體相比，使BMP更易與周圍的間充質(zhì)細胞接觸，從而誘導其發(fā)生轉(zhuǎn)化79ppt課件（2）骨組織工程的基質(zhì)材料膠原蛋白是生物機體結締組織的主要成分，是人體蛋白質(zhì)中含量最為豐富的蛋白質(zhì)。用適當?shù)奶崛》椒◤膭游餀C體組織提取的膠原蛋白，去除其抗原性所在端肽后，可加工成具有良好生物相容性的生物材料。80ppt課件Kimura等在1984年首先發(fā)現(xiàn)，在膠原凝膠中培養(yǎng)軟骨細胞能很好維持軟骨細胞的表型。1989年Wkitanis報道用包埋與膠原凝膠中的軟骨組織進行修復兔關節(jié)軟骨的研究，獲得理想的結果。人體骨骼的主要功能是支持、承重、力的傳導、保護內(nèi)臟器官等，因此要求組織工程研究的支架材料應具有一定的抗壓、抗張及抗扭轉(zhuǎn)能力，既要有一定的強度，又要有一定的韌性。81ppt課件Maxian將5％HA，10%PLCA與I型膠原復合形成的新型支架材料，改善了力學性能，具有誘導骨再生的能力。膠原材料作為組織工程支架，可以促進細胞合成膠原基質(zhì)。這可能是因為膠原作為組織工程支架材料，類似于天然的細胞基質(zhì)，通過一個調(diào)節(jié)反饋控制機制促進細胞的膠原合成。82ppt課件（3）骨生長因子的載體材料新近的研究表明，生長因子通過刺激成骨細胞的增殖及其活性，調(diào)節(jié)局部骨生成作用。在眾多的骨生長因子中，BMP最受注目。BMP具有酸性擴散性，能夠誘導血管周圍末分化的間充質(zhì)細胞向骨、軟骨發(fā)生可逆的分化。但直接將BMP植入體內(nèi)，會被血液沖走，若僅用BMP修復骨折而沒有骨架材料，BMP不易固著。許多學者考慮到如將BMP固定到材料表面，制成BMP／載體植入系統(tǒng)，使BMP緩慢釋放，不斷作用于周圍靶細胞，可誘導更多的新骨形成。83ppt課件（3）HA的粘接材料膠原蛋白具有良好的粘接性，臨床上可將其作為粘合劑與其它生物材料如羥基磷灰石(HA)結合應用。此復合材料既克服了單純膠原抗壓強度不足的缺點，又彌補了HA顆粒間無粘接力而不易成型、易溢出彌散的不足，在動物試驗和臨床應用中都顯示了優(yōu)越性。動物試驗表明，在修復骨缺損時，此混合物易成型、易操作，植入時HA顆粒無彌散，在有新骨、結締組織長入和與宿主組織結合時不變形，且與宿主組織結合快，從而固位好。84ppt課件在頜面外科，HA常用于牙齦萎縮或無牙槽患者的修復，以增高、擴大牙槽。HA單用時，因其顆粒間無粘著力，操作因難，不易成形，術后在功能壓力下常有變形，HA顆粒溢出，創(chuàng)口破裂，使托牙的固位和穩(wěn)定性受到影響，用膠原作HA粘接劑后避免了上述不足，可達滿意效果。85ppt課件透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸（HyaluronicAcid，以下稱HA）是一種獨特的線性大分子粘多糖，由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖的雙糖單位反復交替連接而成，（C14H21NO11）n；依據(jù)組織來源不同，分子量變化于105-107

之間。HA廣泛分布于動物和人體結締組織細胞外基質(zhì)中，在眼玻璃體、臍帶、皮膚、軟骨和滑液中含量較高，血清中含量最低，與其它天然粘多糖不同，HA分子內(nèi)不含硫酸基團，也不與蛋白質(zhì)共價結合，能以自由鏈形式在體內(nèi)游離存在。86ppt課件早期研究認為HA僅是一種細胞空間填充物，未能引起人們重視，但在過去的10年里，隨著對HA結構、性能、生物功能認識的深入，HA己成為細胞生物、病理、免疫學等領域的研究熱點。HA因其高度的粘彈性、可塑性、滲透性和良好的生物相容性，作為一種可吸收、可降解的生物材料，己廣泛應用于臨床醫(yī)學和高級化妝品生產(chǎn)。87ppt課件HA的物理化學特性HA具有許多天然粘多糖共有的性質(zhì)：呈白色，為無定形固體，無臭無味，有強吸濕性，溶于水，不溶于有機溶劑。但較其它粘多糖而言，HA有其獨特的性質(zhì)，兼具高分子量和大分子體積的特性，由于直鏈軸上基團之間的氫鍵作用，HA分子在空間上呈剛性的雙螺旋柱型，在水溶液中HA分子鏈上相鄰NH和COO-殘基之間的“水橋“作用，進一步加強其剛性；88ppt課件HA比其它任何天然或合成聚合物都具有更強的吸水力，以至2％的純HA溶液能將剩余98％的水緊緊吸住，使得能象膠狀物一樣被提起，但它實際上是溶液，能被稀釋。

HA溶液具有獨特的粘彈性，剪切力對其粘度值影響很大，溶液的粘彈性隨HA分子量和濃度的增加而增加，也被認為是分子網(wǎng)絡形成的結果。89ppt課件透明質(zhì)酸在醫(yī)學上的應用HA具有許多重要的物理特性如高度粘彈性、可塑性、滲透性、獨特的流變學特性以及良好的生物相容性，是一種臨床上用途十分廣泛的生物醫(yī)學材料。它的臨床用途主要表現(xiàn)在一大方面：90ppt課件（1）在臨床診斷學中的價值。由于在許多疾病的發(fā)生、發(fā)展以及愈合等過程中，HA可呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，尤其是作為一種診斷指標，HA體現(xiàn)出它獨特的價值。臨床上曾推薦使用檢測HA的血清水平作為某些疾病的診斷指標。91ppt課件（2）純HA制品的臨床使用價值。業(yè)己公認HA凝膠是眼科顯微手術中的必備之物，它的應用是當今眼科顯微手術中的一大里程碑?，F(xiàn)在HA凝膠己被廣泛用于白內(nèi)障囊內(nèi)外摘除術、人工晶體植入術、視網(wǎng)膜剝離術和角膜移植術等多種眼科手術。在關節(jié)腔內(nèi)注射HA作粘彈性生物補充療法亦己顯示出巨大的應用潛力。大量的臨床應用結果表明，應用HA作關節(jié)腔內(nèi)注射治療骨關節(jié)病，不僅克服了以前用激素治療的副作用，而且近期和遠期效果均優(yōu)于激素，成為治療骨關節(jié)病的首選材料。在各種外科手術中，HA能有效的預防術后粘連。92ppt課件（3）HA加藥物作緩釋制劑或誘導靶向。HA作為一種載體，可將各種藥物導向送到各病理部位。讓藥物定位于作用部位同時緩慢釋放，這樣可大大增強藥物的療效。目前，正在研究或正在臨床驗證的己有數(shù)十種，期待不久的將來就會投放市場，發(fā)揮巨大的作用93ppt課件（4）HA促進藥物透皮能力的功能HA在皮膚外用藥劑中作載體使用時，除了具有緩釋藥作用外，還可促進藥物的透皮能力。由于HA具有非凡的保濕性能，在皮膚表面形成的水化膜可使角質(zhì)層水合軟化，在令皮膚柔軟光滑、細膩嬌嫩的同時，也增加了藥物分子的透皮能力促進了皮膚對藥物的吸收。94ppt課件（5）生物涂層HA也可用作生物涂層、但迄今用HA作生物涂層并取得滿意結果的只有美國一家專業(yè)HA生物涂層公司。其基本原理是：HA是人體組織與組織，細胞與細胞之間的基質(zhì)成份，人體許多細胞表面有HA受體，將HA涂布于所有的體內(nèi)植入物表面，再植入體內(nèi)后，細胞均會有序地生長在植入物表面，且相容性很好。這也是生物涂層的又一個創(chuàng)新。95ppt課件氨基酸類聚合物歐美等發(fā)達國家對控釋材料的研究十分熱烈，聚酯、聚氨基酸、聚磷酸酯、聚酸酐、聚丙烯酰胺及親水凝膠等均是研究的對象，其中典型的生物相容性材料聚氨基酸就是其中之一。通過同種氨基酸均聚或不同氨基酸共聚制得，將功能性側鏈基鍵入主鏈，再把藥物鍵合到材料上，或用儲存或骨架方式與藥物結合，用改變材料的親疏水性、荷電性和酸堿性等方法來調(diào)節(jié)藥物的擴散速度與材料自身的降解進度。96ppt課件就氨基酸材料而言，其為人體必須，能自行降解、代謝被機體吸收和排泄，具有其他的材料不可比擬的優(yōu)點。己有聚氨基酸材料用作縫合線材料，人工皮膚等，在藥物控釋領域以被廣泛的應用與計劃生育、抗腫瘤等藥物。97ppt課件氨基酸類聚合物的特點氨基酸類聚合物通常分為三類：聚氨基酸、假性氨基酸和氨基酸-非氨基酸共聚物。其主要特點如下：(1)由多種氨基酸可制得一系列均聚物和共聚物，主鏈兩側基團提供藥物交聯(lián)劑，用于調(diào)節(jié)其性能的懸浮基團結合位點；(2)在其主鏈裂解過程中釋放出來天然氨基酸組分，降解產(chǎn)物無毒性；98ppt課件(3)具有與生物大分子蛋白質(zhì)相似的結構特性，具有良好的生物相容性和降解性；(4)氨基酸在體內(nèi)主要以酶解為主，酶對氨基酸的酶解有特異性，多種氨基酸聚合后進入生物體內(nèi)，為酶解提供了多個酶解位點。故可以通過調(diào)節(jié)聚合物的配比來控制其降解性能，應用于藥物載體之中有望形成可以調(diào)節(jié)的控釋系統(tǒng)。99ppt課件氨基酸類聚合物的降解與生物相容性生物材料的降解過程可分為本體降解和表面溶蝕降解。在兩種降解機制中，往往先發(fā)生水解，然后再發(fā)生酶解，有時也同時進行，在人體主要是以酶解為主。氨基酸類聚合物的酶解是通過聚合物和酶(一種分子量高于20000的蛋白質(zhì))這兩種高分子相互作用而發(fā)生的，其降解速度與聚合物結構、鍵的位置(在聚合物鏈的里面或是表面)、酶的活性和動力學性質(zhì)等因素有關。100ppt課件其經(jīng)過水解或是人體的酶解作用，發(fā)生降解，其降解產(chǎn)物是組成人體的20種氨基酸。氨基酸在人體內(nèi)通過酶的作用，參與新陳代謝，營養(yǎng)物質(zhì)被人體吸收，代謝產(chǎn)物為無機小分子，由排泄系統(tǒng)排出體外，所以其生物相容性是非常好的。101ppt課件潘仕榮等通過動物體內(nèi)植入試驗和體外酶解試驗研究了α—氨基酸共聚物(PLMGG)的生物降解性。實驗結果表明，PLMGG是一種具有優(yōu)良生物降解性能的材科。在體內(nèi)的降解主要是酶的作用過程。PLMGG的生物降解性強弱主要受其側鏈親水性大小影響，調(diào)節(jié)共聚物中谷氨酸鏈節(jié)的含量可以控制材料的生物降解性。102ppt課件應用雖然纖維蛋白膠己被廣泛用作外科用粘附劑，但它的成分纖維膠原和凝血酶都是從人類血液中提取的，這就可能感染肝炎和艾滋病。由相對分子質(zhì)量為2.2×104或7.2×104羥琥柏酰胺（NHS）活化的PGA衍生物，即使在低溫下也不會失去與明膠的交聯(lián)能力，而且這種穩(wěn)定性可持續(xù)較長時間。103ppt課件NHS活化的PGA能自發(fā)地與明膠在水溶液中短時間內(nèi)形成膠體。由相對分子質(zhì)量為2.2×104的PGA制備的NHS活化形式在高濃度時能迅速分解，濃度降低。由PGA制備的這種外用膠與天然組織的粘連強度遠比纖維蛋白膠高，這是一種非常好的外科粘附材料，可能取代從人類血液組織中制備的纖維蛋白膠。104ppt課件另一種新型外科用膠是由PGA、豬膠原、WSC組成的膠原膠，組織測試以50mg/L膠原膠處理，發(fā)現(xiàn)膠原膠滲入細胞內(nèi)部的速度比纖維蛋白膠快。制備所用材料不含血液中成分，不涉及血液供應，因此是一種安全價廉的外科用粘附材料。105ppt課件淀粉及其衍生物淀粉和氧化淀粉糊精和麥芽糖糊精預膠化淀粉羧甲淀粉鈉羥丙淀粉106ppt課件一、淀粉和氧化淀粉（一）淀粉

1.來源與制法淀粉(starch)廣泛存在于綠色植物的須根和種子中，根據(jù)植物種類、部位、含量不同，各以特有形狀的淀粉粒而存在。在玉米、麥和米中，約含淀粉75%以上，馬鈴薯、甘薯和許多豆類中淀粉含量也很多。107ppt課件如:大米約80%；小麥約70%；馬鈴薯約20％108ppt課件薏米淀粉顆粒結構大米淀粉顆粒結構109ppt課件來源

淀粉含量品種淀粉含量糙米73%豌豆58%高梁70%蠶豆49%燕麥面67%蕎麥面40%小麥66%甘薯19%大麥60%馬鈴薯16%谷子60%110ppt課件

藥用淀粉多以玉米淀粉為主，中國是玉米生產(chǎn)大國，年產(chǎn)量650萬噸以上，我國藥用淀粉年產(chǎn)量在萬噸以上，尤其是近年來，在引進國外先進設備的基礎上，大大提高了麩質(zhì)分離和精制工序的效率，使淀粉質(zhì)量有進一步提高。111ppt課件

近年來，由于化學合成輔料的問世，出現(xiàn)了新輔料部分取代藥用淀粉的趨勢，但淀粉目前仍然是主要的藥用輔料，因為它具有許多獨特的優(yōu)點。如無毒無味，價格低廉，來源廣泛，供應十分穩(wěn)定。故迄今為止，仍不失為最基本的藥用輔料之一。112ppt課件

淀粉的生產(chǎn)主要是物理過程，其工藝過程有以下幾部分:(1)原料預處理：將玉米篩選，風力除塵，水洗，磁力吸鐵，除去機械性雜質(zhì)。(2)浸泡：用0.25%-0.30%的亞硫酸，于48-50℃將玉米浸泡2天以上，使玉米軟化并除去可溶性雜質(zhì)。(3)粗破碎：將脫胚機使玉米破碎成10-12瓣，但不能損壞胚芽，用分離器分離去胚芽。(4)細研磨：將玉蜀黍稀漿用錘式粉碎機及金剛砂磨進行細研磨，用曲篩、轉(zhuǎn)筒等設備過篩，得粗淀粉乳。(5)分離、脫水、干燥：將粗淀粉乳經(jīng)細斜槽和真空吸濾器分離去蛋白質(zhì)，于低壓低溫干燥1-1.5h，經(jīng)粉碎過篩可得水分在13%的淀粉。113ppt課件2.化學結構淀粉是天然存在的糖類，它是由兩種多糖分子組成，一為直鏈淀粉(amylose)，一為支鏈淀粉(amylopectin)，它們的結構單元是D-吡喃環(huán)形葡萄糖：

淀粉是由許多葡萄糖分子脫水縮聚而成的高分子化合物114ppt課件是以α-1，4苷鍵連接的葡萄糖單元，分子量為3.2×l04-1.6×1O5，此值相當于聚合度n為200-980，直鏈淀粉由于分子內(nèi)氫鍵作用，鏈卷曲成螺旋形，每個螺旋圈大約有6個葡萄糖單元。直鏈淀粉支鏈淀粉是由D-葡萄糖聚合而成的分支狀淀粉，其直鏈部分也為α-1，4苷鍵，而分支處則為α-1，6苷鍵，支鏈淀粉的分子量較大，根據(jù)分支程度的不同，平均分子量范圍在1000萬-2億，相當于聚合度為5萬-100萬，一般認為每隔15個單元，就有一個α-1，6苷鍵接出的分支。支鏈淀粉分子的形狀如高粱穗，小分支極多，估計至少在50個以上。115ppt課件-1,4-苷鍵直鏈淀粉116ppt課件由于分子內(nèi)氫鍵作用，直鏈淀粉的螺旋形結構117ppt課件-1,6苷鍵-1,4-苷鍵支鏈淀粉118ppt課件支鏈淀粉構象示意圖

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淀粉組成：直鏈淀粉約占20%-25%，支鏈淀粉約占75%-85%，與植物種類、品種、生長時期相關淀粉改性淀粉中葡萄糖單元的醇基:仲醇、伯醇、縮醛羥基，與一般醇類(如甲醇，乙醇)一樣能進行酯化或醚化反應將淀粉改性為：醋酸酯、丙酸酯、丁酸酯、琥珀酸酯、油酸酯，甲基丙烯酸酯和乙基醚，氰乙基醚，羥丙基醚等衍生物在醫(yī)藥領域應用遠不如纖維素衍生物120ppt課件1.形態(tài)與物理常數(shù)2.淀粉的溶解性、含水量與氫鍵作用力3.淀粉的吸濕與解吸4.淀粉的水化、膨脹、糊化5.淀粉的回升（老化、凝沉）3.性質(zhì)121ppt課件

玉米淀粉為白色結晶粉末，顯微鏡下觀察其顆粒呈球狀或多角形，平均粒徑為10-15μm堆密度0.462g/ml，實密度為0.658g/ml比表面積0.6-0.72m2/g，吸水后體積增加78%流動性不良，流動速度為10.8-11.7g/s。淀粉在干燥處且不受熱時，性質(zhì)穩(wěn)定122ppt課件1.形態(tài)與物理常數(shù)2.淀粉的溶解性、含水量與氫鍵作用力3.淀粉的吸濕與解吸4.淀粉的水化、膨脹、糊化5.淀粉的回升（老化、凝沉）123ppt課件①溶解性淀粉的表面由于其葡萄糖單元的羥基排列于內(nèi)側，故呈微弱的親水性并能分散于水，2%的水混合液pH為5.5-6.5，與水的接觸角為80.5-85.0°，淀粉不溶于冷水、乙醇、乙醚。

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不溶于冷水——淀粉制造工業(yè)的理論基礎。所謂水磨法，就是利用這一性質(zhì)。先將原料打碎成糊(若原料為玉米一類籽粒糧則必須先行浸泡，然后濕磨破壞組織，使其成糊)，除去蛋白質(zhì)及其它雜質(zhì)，再使淀粉在水中沉淀析出。

直鏈淀粉溶于熱水（60-80度），支鏈淀粉不可溶。（可用于分離二者）125ppt課件②含水量在常溫、常壓下，淀粉有一定的平衡水分，谷類淀粉為10-12%，薯類為17-18%。盡管淀粉含有如此高的水分，但卻不顯示潮濕而呈干燥的粉末狀，這主要是淀粉中的葡萄糖單元存在的眾多醇羥基與水分子相互作用形成氫鍵的緣故。126ppt課件③氫鍵

不同淀粉的含水量存在差異，這是由于淀粉分之中羥基自行締合及與水締合程度不同所致，例如：玉米淀粉分子中的羥基比馬鈴薯淀粉分子中能夠與水分子形成締合氫鍵的游離羥基數(shù)目相對較少，因而含水量較低。127ppt課件1.形態(tài)與物理常數(shù)2.淀粉的溶解性、含水量與氫鍵作用力3.淀粉的吸濕與解吸4.淀粉的水化、膨脹、糊化5.淀粉的回升（老化、凝沉）128ppt課件①吸濕淀粉吸濕性很強，淀粉中含水量受空氣濕度和溫度的影響陰雨天，空氣相對濕度較高，淀粉中的含水量增加天氣干燥，則淀粉含水量減少一定相對濕度和溫度條件下，淀粉吸收水分與釋放水分達到平衡，此時所含水分稱為平衡水分在常溫常壓下，谷類淀粉的平衡水分為10-12%，薯類為17-18%用做稀釋劑的淀粉和崩解劑的淀粉，宜用平衡水分下的玉米淀粉129ppt課件②解吸

淀粉中存在的水，分為自由水和結合水兩種狀態(tài)，自由水保留在物體團粒間或孔隙內(nèi)，仍具有普通水的性質(zhì)，隨環(huán)境的變化而變化，這種水與吸附的物質(zhì)只是表面接觸，它具有生理活性，可被微生物利用，排除這部分水，就有可能改變物質(zhì)的物理性質(zhì)。130ppt課件1.形態(tài)與物理常數(shù)2.淀粉的溶解性、含水量與氫鍵作用力3.淀粉的吸濕與解吸4.淀粉的水化、膨脹、糊化5.淀粉的回升（老化、凝沉）131ppt課件①水化

淀粉顆粒中的淀粉分子有的處于有序態(tài)（晶態(tài)），有的處于無序態(tài)（非晶態(tài)），它們構成淀粉顆粒的結晶相和無定形相，無定形相是親水的，進入水中就吸水，產(chǎn)生水化作用。132ppt課件②膨脹

淀粉在60-80℃熱水中，能發(fā)生膨脹，直鏈淀粉分子從淀粉粒中向水中擴散，形成膠體溶液，而支鏈淀粉則仍以淀粉粒殘余的形式保留在水中，二者可離心分離。這種現(xiàn)象原因是什么？133ppt課件淀粉粒:支鏈淀粉構成有序立體網(wǎng)絡，中間為直鏈淀粉占據(jù)在熱水中，處于無序狀態(tài)的螺旋結構的直鏈淀粉分子，伸展成線形，脫離網(wǎng)絡，分散于水中分離了直鏈淀粉的支鏈淀粉粒，在熱水中加熱并加攪拌后可形成穩(wěn)定的黏稠膠體溶液134ppt課件③糊化若不實施直鏈淀粉與支鏈淀粉的分離，在過量水中，淀粉加熱至60-80℃，則顆粒吸水膨脹，至某一溫度時，整個顆粒突然大量膨化、破裂，晶體結構消失，最終變成黏稠的糊，這種現(xiàn)象稱為“糊化”，相應溫度稱為“糊化溫度”,處于這種狀態(tài)的淀粉稱為-淀粉。直鏈淀粉占有比例大，糊化困難，支鏈淀粉比例較大時，較容易使淀粉粒破裂。

135ppt課件糊化的本質(zhì)：淀粉在水中加熱后，破壞結晶膠束區(qū)的弱的氫鍵，水分子開始侵入淀粉粒內(nèi)部，淀粉粒開始水合和溶脹，結晶膠束結構逐漸消失，淀粉粒破裂，直鏈淀粉由螺旋線形分子伸展成直線形，從支鏈淀粉的網(wǎng)絡中逸出，分散于水中；支鏈淀粉呈松散的網(wǎng)狀結構，此時淀粉分子被水分子包圍,呈黏稠親水膠體溶液。136ppt課件糊化溫度：

糊化通常發(fā)生在一個狹窄的溫度范圍，較大的顆粒先糊化，較小的顆粒后糊化。淀粉粒溶脹、內(nèi)部結構破壞的溫度范圍，稱為糊化溫度。137ppt課件幾種谷物淀粉粒的糊化溫度淀粉種類糊化溫度范圍（℃）糊化開始溫度（℃）大米58~6158小麥65~67.565玉米64~7264高粱69~7569138ppt課件影響糊化的因素

（1）淀粉粒結構（分子間締合程度，支直鏈比例，顆粒大小）（2）溫度高低

（3）共存的其它組分：糖、脂類、鹽會不利糊化

（4）pH值

（5）淀粉酶139ppt課件1.形態(tài)與物理常數(shù)2.淀粉的溶解性、含水量與氫鍵作用力3.淀粉的吸濕與解吸4.淀粉的水化、膨脹、糊化5.淀粉的回升（老化、凝沉）140ppt課件

淀粉糊或淀粉稀溶液在低溫靜置一段時間，會變成不透明的凝膠或析出沉淀，這種現(xiàn)象稱為回升或老化（凝沉），形成的淀粉稱為“回升淀粉”。老化可視為糊化的逆轉(zhuǎn)，但老化不能是淀粉徹底逆轉(zhuǎn)復原成生淀粉的結構狀態(tài)。老化后的淀粉失去與水的親和力，難以被淀粉酶水解，因此不易被人體消化吸收，遇碘不變藍色。141ppt課件

回升的本質(zhì)是糊化的淀粉在溫度降低時分子運動速度降低直鏈淀粉分子和支鏈淀粉分子的分枝趨于平行排列，相互靠攏，彼此以氫鍵結合，與水的親和力下降，濃度低時，從水中分離，重新組成高度致密的結晶化的不溶性淀粉分子微晶束，析出沉淀濃度高時或冷卻速度很快，糊化分子又自動排列，但直鏈淀粉分子來不及重新排列成束狀結構，構成致密的三維網(wǎng)狀結構，使形成凝膠體。142ppt課件影響老化的因素

1)溫度

2～4℃，淀粉易老化；＞60或＜-20，不易老化

2)含水量

含水量30%～60%，易老化；含水量過低或過高，均不易老化

3)結構

直鏈淀粉易老化；聚合度中等的淀粉易老化143ppt課件4)pH值

＜7或＞10，因帶有同種電荷，老化減慢

5)共聚物的影響

脂類和乳化劑可抗老化；多糖（果膠例外）、蛋白質(zhì)等親水大分子，可與淀粉競爭水分子及干擾淀粉分子平行靠攏，從而起到抗老化的作用

6)其他因素

淀粉濃度、某些無機鹽對于老化也有一定的影響。144ppt課件老化作用的防止生產(chǎn)上為防止淀粉的老化作用，采用高溫糊化，同時進行激烈攪拌，嚴格控制加熱時間及攪拌條件，使淀粉分子充分分散，使淀粉糊液保持一定的黏度。145ppt課件

顯色反應：蘭色紫紅色

為什么會有這樣的顏色變化?

這是因為淀粉二級結構中的孔穴（每圈為六個葡萄糖單位）恰好可以絡合碘分子，而形成一個有色絡合物的緣故。呈色的溶液加熱時，螺旋伸展，顏色褪去，冷卻后重新顯色。146ppt課件

①在食品加工中的作用1）用于糖果制作過程中的填充劑，也可以作為淀粉糖漿的原料。為了防黏、便于操作，可使用少量淀粉代替有害的滑石粉。2）作為雪糕、冰棍及罐頭增稠劑，增加制品結著性和持水性。3）用于稀釋餅干的面筋濃度和調(diào)節(jié)面筋膨潤度，解決餅干坯收縮變形的問題。4.應用147ppt課件②在藥物制劑中的應用

淀粉在藥物制劑中主要用作片劑的稀釋劑、崩解劑、黏合劑、助流劑，崩解劑。用量在3%-15%，黏合劑用量在5%-25%。淀粉由直鏈與支鏈構成的聚集體，直鏈淀粉分散于支鏈網(wǎng)孔中，支鏈遇水膨脹以及直鏈脫離促進淀粉崩解發(fā)生。148ppt課件（二）氧化淀粉用次氯酸鹽或過氧化氫等氧化劑使淀粉氧化。氧化淀粉主要用于造紙工業(yè)的施膠劑，包裝工業(yè)的紙箱膠黏劑，紡織工業(yè)的上漿劑和食品工業(yè)的增稠劑等。149ppt課件其他淀粉衍生物交聯(lián)淀粉淀粉與具有兩個或多個官能團的化學試劑如環(huán)氧氯丙烷和甲醛等交聯(lián)劑作用，使不同淀粉分子的羥基間聯(lián)結在一起，所得衍生物稱為交聯(lián)淀粉。用于食品工業(yè)增稠劑，紡織工業(yè)上漿劑和醫(yī)藥工業(yè)外科乳膠手套的潤滑劑及賦形劑。淀粉酯（與相應纖維素衍生物的結構類似）乙酸酯、高級脂肪酸酯、磷酸酯、黃原酸酯、硫酸酯、硝酸酯等。淀粉醚（與相應纖維素衍生物的結構類似）羥丙基淀粉和羧甲基淀粉等。150ppt課件二、糊精和麥芽糖糊精(一)糊精

1.來源與制法

淀粉很易水解，與水加熱即可引起分子的裂解；與無機酸共熱時，可徹底水解為糊精或葡萄糖。淀粉水解是大分子逐步降解為小分子的過程，這個過程的中間產(chǎn)物總稱為糊精，糊精分子有大小之分，根據(jù)它們遇碘-碘化鉀溶液產(chǎn)生的顏色不同，分為藍糊精、紅糊精和無色糊精等，其分子量由4.5×103-8.5×104不等。151ppt課件

在藥劑學中應用的糊精按淀粉轉(zhuǎn)化條件的不同，有白糊精和黃糊精之分。酸水解一般用稀硝酸，因鹽酸含氯離子影響藥物制劑氯化物雜質(zhì)測定。淀粉水解糊精酸性、干燥藍糊精紅糊精無色糊精152ppt課件153ppt課件

糊精的制法是在干燥狀態(tài)下將淀粉水解，其過程有四步：酸化、預干燥、糊精化及冷卻。淀粉轉(zhuǎn)化成糊精可因用酸量、加熱溫度及淀粉含水量等不同，而得不同黏度的產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)化條件見表4-1(P104)。154ppt課件2.性質(zhì)

糊精為白色、淡黃色粉末。堆密度為0.8g/cm3，實密度為0.91g/cm3，熔點178℃(并伴隨分解)，含水量5%(W/W)。不溶于乙醇(95℃)、乙醚，緩緩溶于水，國內(nèi)習慣上稱高黏度糊精者，其水溶物約為80%。糊精易溶于熱水，水溶液煮沸變稀，呈膠漿狀，放冷黏度增加，顯觸變性。155ppt課件安全性無毒、無刺激性較大量攝入可能有害較大劑量用于營養(yǎng)補充未見不良反應156ppt課件3.應用

糊精在藥劑學中可作為片劑或膠囊劑的稀釋劑，片劑的黏合劑，也可作為口服液體制劑或混懸劑的增黏劑。

但制成的片劑釋放性能差，對主藥含量的測定有干擾。157ppt課件(二)麥芽糖糊精

1.來源與制法

淀粉部分水解糊精+麥芽糖混合物酸or酶、干燥

相對分子量900-9000，葡萄糖當量（DE）<20

葡萄糖當量：淀粉水解程度的量度，定義為每100g干燥物中所含D-葡萄糖的克數(shù)。

DE不同的麥芽糖糊精，其物理性質(zhì)（如溶解度、黏度）也不同。158ppt課件2.性質(zhì)麥芽糖糊精為無甜味、無臭的白色粉末或顆粒。易溶于水，微溶于乙醇。若其DE提高，則吸濕性、可壓性、溶解度、甜度也隨之提高，黏度下降。松密度和休止角很低。159ppt課件安全性無毒、無刺激性