【正文】 根據(jù)聚合物的溶脹、凝膠和彈性體的性能不同，擴(kuò)散系數(shù)的表征方式也不同，有的僅適于彈性體膜，有些則適用可溶脹的聚合物。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 2．藥物通過(guò)無(wú)孔聚合物時(shí) 大分子鏈之間的距離是影響通過(guò)速率的重要因素，擴(kuò)散過(guò)程是在大分子鏈的間隙進(jìn)行的 (其大小約在 110m)，任何導(dǎo)致擴(kuò)散屏障增加的形態(tài)改變，都會(huì)引起有效擴(kuò)散面積的相應(yīng)減少以及大分子流動(dòng)性的下降。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 擴(kuò)散系數(shù)不是常數(shù)， 藥物分子的大小、極性、藥物在聚合物中的溶解度和聚合物的結(jié)構(gòu)、溫度等因素對(duì)擴(kuò)散系數(shù)有很大的影響。擴(kuò)散是常見(jiàn)的現(xiàn)象，它描繪分子或顆粒的直線運(yùn)動(dòng)，按照 StokenEimtein擴(kuò)散方程，擴(kuò)散系數(shù)為 D=KT/6πrη 式中 D為擴(kuò)散系數(shù)， cm2/s； η 為粘度， pas； k為波耳茲曼常數(shù)； T為絕對(duì)溫度， K： γ 為擴(kuò)散分子的半徑， cm。藥物從這些聚合物的釋放是不符合 Fick定律的，這方面的情況已有很多的報(bào)告，在本章第一節(jié)的水凝膠部分另有敘述。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 藥物擴(kuò)散與聚合物松弛時(shí)間的相對(duì)重要性可用德博拉數(shù) (Deborah number De)來(lái)表示， De定義為特性松弛時(shí)間（ τ ）與溶劑的特性擴(kuò)散時(shí)間（ θ ）的比值。 如載有藥物的玻璃態(tài)聚合物與水溶液相接觸時(shí)，由于溶脹作用，分散于聚合物中的藥物開(kāi)始向外擴(kuò)散出來(lái)，因此藥物的釋放同時(shí)有 兩個(gè)速度過(guò)程 ：水?dāng)U散進(jìn)人聚合物過(guò)程和鏈的松弛過(guò)程。 如 將一個(gè)未溶脹的玻璃態(tài)水凝膠聚合物放于可溶脹介質(zhì)中，首先溶劑分子滲人聚合物骨架中，玻璃態(tài)聚合物開(kāi)始溶脹，溶脹部分的聚合物由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的降低 (如 Tg低于溶脹介質(zhì)溫度時(shí) )，轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)，未溶脹部分仍為玻璃態(tài)，如圖 312所示。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 (二 )非 Fick擴(kuò)散 由上面的敘述，我們知道，聚合物的結(jié)構(gòu)特性可能影響藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散系數(shù)，但不會(huì)改變擴(kuò)散機(jī)理 (Fick擴(kuò)散 )。上式的意義很明顯，藥物通過(guò)聚合物薄膜的釋放，應(yīng)呈零級(jí)，因?yàn)椤?C、 D、 K和 h皆為常數(shù)。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 注意 :擴(kuò)散 系數(shù)、滲透系數(shù)的單位 對(duì)于無(wú)孔隙的固體聚合物薄膜來(lái)說(shuō)，由于聚合物兩側(cè)的濃度差很大，在很長(zhǎng)的釋放時(shí)間內(nèi)，其差值幾乎是常數(shù)，如果不和 D為常數(shù)，將式 315在膜厚度為 h的范圍內(nèi)積分，可得下式： J=DK/h*△ C 式中： △ C為薄膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度差， mg/cm3； K為溶質(zhì)分配系數(shù)； DK/h為溶質(zhì)滲透系數(shù) (P)， cm/s (常用它來(lái)評(píng)價(jià)藥物通過(guò)聚合物的滲透性能 )。固體聚合物的晶區(qū)是大多數(shù)藥物分子不可穿透的屏障，擴(kuò)散分子必須繞過(guò)它，晶區(qū)分子所占的百分比越大，分子的運(yùn)動(dòng)越慢。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 Fick第一定律給出穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的藥物流量，在非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)，可用 Fick第二定律來(lái)描述。另外，藥物濃度、溫度、溶劑性質(zhì)、藥物的化學(xué)性質(zhì)都能影響 D值 )。增塑劑提高分子鏈 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 （二）膠粘性 影響膠粘性的主要因素有： 1．分子量 2．被粘物表面的粗糙程度 3．被粘物表面的處理方法 4．溫度和壓力 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散 厚德 明志 篤學(xué) 力行 一、藥物通過(guò)聚合物的傳質(zhì)過(guò)程 在藥物制劑中，藥物通過(guò)聚合物的擴(kuò)散裝置有兩類：貯庫(kù)裝置，另一類是骨架裝置。結(jié)晶度越 大，滲透性越小。 當(dāng)溶解性不大時(shí)，透過(guò)量遵循 Fick第一定律。滲透性及透氣性均屬高分子材料重要的物理性能，在聚合物的應(yīng)用上有一定的意義，特別是在高分子材料作為包裝材料或藥物傳遞裝置的組件時(shí)，它有助于材料的正確使用。氣體分子滲透通過(guò)聚合物膜稱為 透氣性 (gas permeability)。 聚合物的內(nèi)耗大小與聚合物本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時(shí)還手溫度的影響。 內(nèi)耗 當(dāng)應(yīng)力的變化和形變的變化一致時(shí)，沒(méi)有滯后現(xiàn)象，每次形變所做的功等于恢復(fù)原狀時(shí)獲得的功，沒(méi)有功的消耗。聚合物的結(jié)構(gòu)、環(huán)境溫度及作用 力大小等部影響蠕變過(guò)程，其中分子鏈的柔性影響最大。對(duì)于線 型聚合物，形變可無(wú)限發(fā)展且不能完全回復(fù)，保留一定的永久形 變：對(duì)交聯(lián)聚合物，形變可達(dá)到一個(gè)平衡值。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 粘彈性的主要表現(xiàn)有：蠕變、應(yīng)力松弛、內(nèi)耗等 蠕變 在一定溫度，一定應(yīng)力作用下，材料的形變隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的 現(xiàn)象稱為蠕變。 理想的粘流體受到外力作用后，形變隨時(shí)間線性發(fā)展：理想的彈性體受到外力后，瞬時(shí)達(dá)到平衡形變，形變與時(shí)間無(wú)關(guān)：聚合物的形變是時(shí)間的函數(shù)，但不構(gòu)成正比線性關(guān)系，而是介于理想彈性體和理想粘性體之間。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 影響聚合物實(shí)際強(qiáng)度的因素 1．聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)： 如氫鍵、極性基團(tuán)、交聯(lián)、結(jié)晶、取 向都可提高強(qiáng)度； 2．聚合物的分子量： 在一定范圍內(nèi)分子量增加，強(qiáng)度增加； 3．應(yīng)力集中： 如高分子制品的微小裂縫、切口、空穴等能引起 應(yīng)力集中，使制品中的局部破裂擴(kuò)大，進(jìn)而斷裂； 4．溫度： 溫度改變，強(qiáng)度也變化； 5．外力作用速度： 處于 R以上的線型聚合物，快速受力對(duì)此慢 速受力時(shí)強(qiáng)度要大； 6．外力作用時(shí)間： 外力作用時(shí)間越長(zhǎng)，斷裂所需的應(yīng)力越?。? 7．增塑劑： 增塑劑減小了高分子鏈間的作用力 ,因而強(qiáng)度降低； 8．填料： 影響復(fù)雜，在薄膜包衣時(shí)，加大適量滑石粉作為填料， 能提高強(qiáng)度； 9．機(jī)械加工等外界因素。 2．彎曲強(qiáng)度 (bending strength)：在規(guī)定的條件下對(duì)試樣施加靜彎曲力矩，取直到試樣折斷為止的最大載荷 p。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 (二 )硬度和強(qiáng)度 在藥劑學(xué)加工過(guò)程中常見(jiàn)的強(qiáng)度有： 1．拉伸強(qiáng)度 (tensile strength)：也稱拉張強(qiáng)度，是在規(guī)定的溫度、濕度和加載速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸力直到試樣被拉斷為止。藥劑用材料的硬度常用壓痕測(cè)定儀壓頭施加的負(fù)載除以當(dāng)穿入停止時(shí)壓頭下面積的比值表示，其單位為 Pa(常用 Mpa)，藥劑學(xué)薄膜包衣中常用貝氏硬度 (Brinell hardess)或邁氏硬度 (Meryer hardness)來(lái)量化。模量越大，愈不易變形。或楊氏模量 (Young,s modulus)，簡(jiǎn)稱 模量 彈性模量 =應(yīng)力 /應(yīng)變 如聚乙烯的 E值為 2 109，含 20%的明膠膠凍的 E值為 2 106。材料宏觀變形時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生與外力相抗衡的力，稱為 應(yīng)力(stress)。聚合物的結(jié)構(gòu)特性決定了高分子材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是指外加作用力與形變及破壞的關(guān)系。如加入填料、增塑劑、穩(wěn)定劑等，以期獲得具有實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的材料或改善其成型加工的性能。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 二、藥物劑型加工中高分子材料的主要力學(xué)性能 材料 是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。 分子量較高的聚合物，有較大的流動(dòng)阻力，粘度較大，熔融指數(shù)較低，比分子量較低的聚合度容易纏結(jié)。熔融指數(shù)越大，流動(dòng)性越大，粘度就越小。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 一、溫度與力學(xué)狀態(tài) 高分子分子 運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 高分子的 物理狀態(tài) 高分子的 熱轉(zhuǎn)變 聚合物熔體流動(dòng)性可以用剪切粘度和熔融指數(shù) MI)來(lái)表征。熔體中大分子處于紊亂狀態(tài)，鏈段之間互相纏結(jié)，流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦而進(jìn)行粘性流動(dòng)，大多數(shù)聚合物就是利用其粘流態(tài)下的流動(dòng)行為進(jìn)行加工成型的。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力學(xué)性質(zhì) 厚德 明志 篤學(xué) 力行 一、溫度與力學(xué)狀態(tài) 高分子分子 運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 高分子的 物理狀態(tài) 高分子的 熱轉(zhuǎn)變 ： 聚合物由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)時(shí)的溫度稱為粘流溫度，以 tf表示。 第三章 高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)、聚合物力學(xué)狀態(tài)及高分子材料的力