Применение ВМС в фармацевтической технологии

     Содержание 

• Введение 
•   I. Общая характеристика высокомолекуляных соединений

     1.Понятие ВМС

     2.Классификация ВМС

    3.Характеристика отдельных ВМС, применямых в        фармцевтической технологии

•    II.Примение ВМС в качестве вспомогательных средств

            1. Использование ВМС в качестве мазевых основ

            2. Использование ВМС как стабилизаторов

            3. Применение ВМС в качестве прологаторов

• Заключение
• Список использованной литературы

     Введение

     Высокомолекулярные  соединения — химические соединения, молекулярная масса которых — от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Атомы в них соединены между собой химическими связями. Атомы или атомные группировки в молекуле высокомолекулярных соединений располагаются либо в виде длинной цепи (линейные высокомолекулярные соединения, например целлюлоза), либо в виде разветвленной цепи (разветвленные высокомолекулярные соединения, например амилопектин). Высокомолекулярные соединения, состоящие из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, называют полимерами, например поливинилхлорид (-СН2—СНС1—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами. Благодаря ценным свойствам высокомолекулярные соединения применяются, прежде всего, в аптечной технологии . 
 

     I. Общая характеристика  высокомолекуляных  соединений

     1.  Понятие ВМС

     К высокомолекулярным соединениям (ВМС) относятся различные природные  и синтетические вещества, имеющие молекулярную массу от нескольких тысяч до миллиона и более.

     Растворы  ВМС обладают рядом особенностей по сравнению с растворами низкомолекулярных  веществ, что обусловлено свойствами макромолекул: большим размером, широким  диапазоном гибкости (жесткости), большим набором конформаций, способностью к конформационным перестройкам при изменении растворителя, температуры и других факторов. По сравнению с истинными растворами низкомолекулярных веществ для растворов ВМС характерны меньшая скорость диффузии веществ; меньшие значения осмотического давления, изменения температур замерзания и кипения, но более высокая вязкость. Интенсивность светорассеяния растворов ВМВ на несколько порядков больше по сравнению с другими растворами, что может проявляться как опалесценция растворов. Вследствие большой молекулярной массы ВМВ нелетучи и не перегоняются с водяным паром.

     У этих веществ температура разложения ниже температуры кипения, поэтому  ВМС могут находиться только в  конденсированном состоянии. Свойства высокомолекулярных соединений зависят не только от величины, но и от формы их молекул. Например, ВМС с изодиаметрическими молекулами (гемоглобина, гликогена, пепсина, трипсина, панкреатина и др.) обычно представляют собой порошкообразные вещества и при растворении почти не набухают. Их растворы не обладают высокой вязкостью даже при сравнительно больших концентрациях .

     ВМС с сильно асимметричными молекулами (желатина, целлюлозы и ее производных) при растворении сильно набухают и образуют высоковязкие растворы .

     Растворение ВМС с линейной структурой состоит из двух стадий: сольватации макромолекул в результате диффузии в ВМС растворителя (при этом происходит разрушение связей между отдельными макромолекулами) и собственно растворения, заключающегося в смешении макромолекул с маленькими молекулами растворителя.

     Полярные  группы обладают способностью гидратироваться, т.е. ориентировать молекулы воды и  удерживать их. Ориентировочно карбоксильная  группа удерживает 4 молекулы воды, гидроксильная  — 3, кето- и альдегидная — по 2. При тепловом движении макромолекул между ними образуются зазоры, в которые легко проникают молекулы воды. Последние более подвижны, поэтому сначала происходит их диффузия внутрь молекул ВМС. При этом молекулы воды ориентируются вокруг полярных групп, гидратируя их и образуя мономолекулярный слой. Высокомолекулярные соединения при набухании увеличиваются в объеме примерно в 10—15 раз. Когда связь между молекулами ВМС ослабляется, они диффундируют в воду, образуя истинный раствор. Однако набухание не всегда завершается растворением. Очень часто после достижения известной степени набухания процесс прекращается (ограниченное набухание, обусловленное ограниченным растворением). Примером может служить набухание производных целлюлозы в воде при комнатной температуре.

     При изменении условий ограниченное набухание может переходить в  неограниченное. Например, желатин  и агар-агар, набухающие в ограниченном количестве в холодной воде, в теплой набухают неограниченно.

     Растворы  ВМС (если они находятся в термодинамическом  равновесии) являются агрегативно устойчивыми. Однако при введении больших количеств электролитов отмечается выделение ВМС из раствора в результате уменьшения их растворимости в концентрированном растворе электролита (высаливание). Этот процесс обратим: после удаления из осадка электролита промыванием или диализом ВМС снова становится способным к растворению. Высаливающее действие различных осаждающих веществ является следствием их собственной сольватации, при которой происходит затрата растворителя, ведущая к снижению растворимости ВМС. Высаливание ВМС в растворах наблюдается и при низкой температуре.

     При изготовлении сложных растворов, содержащих одновременно высокомолекулярные соединения и вещества, которые обладают высаливающим действием, целесообразно делить растворитель на две части и использовать одну из них для растворения высокомолекулярного соединения, а другую — для веществ, оказывающих высаливающее действие. Впоследствии полученные растворы смешивают друг с другом. В случае слабой концентрации высаливающих ингредиентов высокомолекулярное соединение можно растворять (обязательно в первую очередь) в чистом растворителе, а затем к полученному раствору добавлять вещества с высаливающим действием.

     При обратном порядке работы, а также  при растворении высокомолекулярного вещества в растворе высаливающих соединений растворение, как правило, сильно затруднено.

     Кроме того, под действием перечисленных  выше факторов может наблюдаться  явление коацервации, т.е. разделение системы на два слоя. При этом вещество дисперсной фазы не отделяется от растворителя в виде хлопьев, а вся система расслаивается на концентрированный слой полимера в растворителе и разбавленный раствор того же полимера .

     Под действием некоторых факторов (в  основном низких температур) возможно также застудневание, или желатинирование, растворов ВМС. Переход раствора из свободнодисперсного состояния в гель сопровождается потерей текучести. Процесс желатинирования может продолжаться и в самом геле, при этом происходит разделение студня на две фазы и выделение воды.

     Все описанные явления необходимо учитывать  при выявлении несовместимости, изготовлении препарата, хранении и  применении.

     2. Классификация ВМС

     По  происхождению высокомолекулярные соединения делят на природные, или биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), и синтетические (полиэтилен, полистирол, феноло-алъдегидные смолы). В зависимости от расположения в макромолекуле атомов и атомных групп различают:

     1) линейные ВМС, макромолекулы которых  представляют собой открытую, линейную, цепь (каучук натуральный) или вытянутую в линию последовательность циклов (целлюлоза);

     2) разветвленные ВМС, макромолекулы  которых имеют форму линейной  цепи с ответвлениями (амилопектин);

     3) сетчатые высокомолекулярные соединения - трехмерные сетки, образованные  отрезками ВМС цепного строения.

     Макромолекулы одного и того же химического состава  могут быть построены из различных  стереоизомеров звена. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят  из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи с определенной периодичностью, называются стереорегулярными.

     По  химическому составу макромолекулы различают гомополимеры (полимер образован из одного мономера, например полиэтилен) и сополимеры (полимер образован, по меньшей мере, из двух различных мономеров, например бутадиен-стирольный каучук). ВМС, состоящие из одинаковых мономерных звеньев, но различающиеся по молекулярной массе, называются полимергомологами .

     Сополимеры  в зависимости от характера распределения  различных звеньев в макромолекуле делят на регулярные и нерегулярные. В регулярных макромолекулах наблюдается определенная периодичность распределения звеньев. Простейшие примеры - чередующиеся сополимеры стирола с малеиновым ангидридом или некоторых олефинов с акриловыми мономерами, построенные по типу ... АВАВАВАВ..., где А и В - мономерные звенья. Более сложные регулярные последовательности чередования звеньев реализованы, например, в полипептидах – сополимерах α - аминокислот.

     В зависимости от состава  основной (главной) цепи макромолекулы все ВМС делят на два больших класса: гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов, и гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы разных элементов, чаще всего С, N, Si, P.

     Среди гомоцепных высокомолекулярные соединения наиболее распространены карбоцепные (главные цепи состоят только из атомов углерода), например полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен, гуттаперча. Примеры гетероцепных высокомолекулярные соединения - полиэфиры (полиэтилен оксид, полиэтилентерефталат, поликарбонаты), полиамиды, кремнийорганические полимеры, мочевино - формалъдегидные смолы, белки, целлюлоза.

     Высокомолекулярные  соединения, в макромолекулы которых  наряду с углеводородными группами входят атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими. В полимерах, содержащих атомы металла обычные ковалентные связи могут сочетаться с координационными.

     Отдельная группа высокомолекулярные соединения - неорганические полимеры (полифосфазены), макромолекулы которых построены из неорганических главных цепей и не содержат органических боковых радикалов (обрамляющих групп).

     По  особенностям растворения выделяют ВМВ, ограниченно набухающие при данных условиях ( структурированные ВМВ: желатин, крахмал, производные целлюлозы и др.); неограниченно набухающие при данных условиях (глобулярные белки — биополимеры: пепсин, трипсин и др.).

     По  применению ВМС классифицируют на три группы: лекарственные вещества (растворы желатина — кровоостанавливающие средство, растворы пепсина — способствуют перевариванию пищи и др.), вспомогательные вещества: стабилизаторы, эмульгаторы, прололонгаторы, основы для мазей и суппозиториев и другие; исходные материалы для изготовления тары и укупорочных средств.

     Свойства  и основные характеристики.

     Высокомолекулярные соединения обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Эти свойства обусловлены высокой молекулярной массой ВМС, цепным строением макромолекул, их гибкостью и наиболее полно выражены у линейных высокомолекулярных соединений. По мере перехода от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к частым сетчатым структурам комплекс характерных свойств высокомолекулярных соединений становится все менее выраженным. Трехмерные высокомолекулярные соединения с очень большой частотой сетки нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластичным деформациям.

     По  фазовому состоянию высокомолекулярные соединения могут быть кристаллическими или аморфными. Необходимое условие  кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков молекулярной цепи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Характеристика отдельных  ВМС, применямых  в фармцевтической  технологии

     Пепсин — протеолитический фермент, глобулярный белок, получаемый из слизистой оболочки желудка свиньи. Относится к группе неограниченно набухающих ВМС. Применяют 2, 3 и 4 % растворы в сочетании с кислотой хлористоводородной. Его активность проявляется при значениях pH раствора 1,8-2,0. Пепсин легко инактивируется в сильнокислой среде. При изготовлении растворов пепсина используют разведение разбавленной хлористоводородной кислоты 1:10.

     Благодаря глобулярному строению молекулы, стадия набухания быстро переходит в  стадию собственно растворения. Скорость процесса растворения в этом случае почти не отличается от скорости растворения  низкомолекулярных веществ.