下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
药用高分子材料的发展可以分为三个阶段。
1．第一阶段（人类的远古时代至20世纪30年代） 这一阶段是人类“无意识”地应用药用高分子材料的阶段。早在远古时期，天然高分子材料就作为药用辅料的重要组成部分被广泛应用。我国东汉著名医家张仲景在《伤寒论》和《金匮要略》中曾记载采用动物胶汁和淀粉糊等药用天然高分子材料作为中药制剂的赋形剂。千百年来，中药制剂及辅料的特点之一就是“药辅合一”，植物药中大量的纤维、淀粉，动物药中的蛋白质、胶汁，蜂蜜中的多糖等都是药用天然高分子材料。直到20世纪初，纤维素、淀粉、多糖、蛋白质、胶质和黏液汁依然是传统制剂中不可缺少的赋形剂、崩解剂、填充剂、黏合剂。虽然高分子的概念形成较晚，但药用高分子材料的出现和使用却伴随了整个药物制剂发展史。
2．第二阶段（20世纪30年代至20世纪60年代） 这一阶段产生了一大批至今仍有重要意义的药用高分子材料，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。1920年德国人史道丁格（Standinger）发表了具有划时代意义的论文“论聚合”，提出了“高分子”“长链大分子”的概念，这一概念在法拉第学术会议上得到广泛认同，他所预言的“含有某些官能团的有机物可以通过官能团间的反应而聚合”（比如聚苯乙烯、聚甲醛等）后来都得到了证实。1930年，史道丁格发现了高聚物溶液的黏度与相对分子质量之间的关系，推动了当时塑料等工业的蓬勃发展。为了表彰史道丁格在高分子领域中的卓越贡献，瑞典皇家科学院于1953年授予他诺贝尔化学奖，史道丁格成为高分子科学的奠基人。
随着对高分子科学概念的认可，大批化学家投入到聚合物的合成和新材料的研发领域，20世纪30年代合成了聚维酮，40年代醋酸纤维素产生并应用于片剂的包衣，50年代亲水性水凝胶用于缓控释制剂，60年代以药用高分子材料为原料的微囊诞生，此后大批合成及天然改性药用高分子材料的出现为药物制剂的发展奠定了坚实的基础。
3．第三阶段（20世纪60年代至今） 这一阶段是药用高分子材料学与药物制剂学有机融合并推动药物制剂快速向前发展的时代。随着高分子材料在缓控释、靶向制剂中的广泛应用，药用高分子材料所特有的某些属性如渗透性、吸附性、生物相容性、生物可降解性、生物黏附性等越来越多地被开发出来。不仅如此，高分子科学还从理论上解决了制剂发展中的许多问题，如从润湿理论、扩散理论、吸附理论和黏结理论等四个方面解释了高分子材料与人体组织黏膜间的相互作用。此理论不但使生物黏附材料在胃、眼、口腔、鼻等黏膜给药系统得到广泛应用，也为缓控释、靶向和智能化给药提供了更多的材料选择。
近10年来，药用高分子材料与药物制剂相互融合、相互促进的步伐明显加快，从常规制剂到药物传输系统，从普通水凝胶到智能化给药，药用高分子材料在蛋白质转运、纳米制剂、基因药物上的应用再次证明它存在的价值和不可替代性，美国、日本、欧洲每年有数十种新的药用高分子材料上市并应用于药物制剂，文献杂志上介绍的新材料、正在开发的新产品以及取得的专利更是不计其数。专家预言，21世纪新型高分子材料所具有的特殊性能将成为研发新制剂、新剂型的核心技术。
国外药用高分子材料的发展起步于20世纪中期，经过半个多世纪的发展，逐渐形成了专业化的研发机构、规模化的生产能力以及较完善的质量标准体系。我国药用高分子材料的研究和开发起步较晚，与国外相比存在较大差距，主要表现在：观念落后，没有充分认识到药用高分子材料在药物制剂发展中的作用；专业的研发机构少，缺乏具有高分子化学、药学、临床医学等综合知识结构的复合型人才和专业队伍；药用高分子材料的品种、规格单一，尚未形成系列化产品；生产能力不能满足市场需求；专业化药用高分子材料生产企业少，很多企业在生产药用辅料的同时，又生产食品添加剂、化工产品。改革开放以后，特别是近20年，中国的经济发展速度逐渐加快，科技发展日新月异，药用高分子材料的发展也取得了一些成就，主要表现在以下几个方面。
1．新材料不断涌现 近年来，我国自主研发、生产的药用高分子材料逐年增加，如微晶纤维素、低取代羟丙纤维素、羟丙甲纤维素、交联羧甲纤维素钠、羧甲淀粉钠、丙烯酸树脂、聚甲基氰基丙烯酸、乳酸-羟基乙酸共聚物等。对一些国际上需求量大、但还无法实现大批量生产的可生物降解材料，我国政府正加大投入，立项研发，力争通过实验室小试、中试，摸索生产放大工艺，在较短时间内生产出质量稳定的可生物降解材料，使我国的生产水平跻身世界先进行列。
2．生产能力不断提高 随着国内制药企业对药用高分子材料需求量的不断上升，很多产品的年产量已过万吨，药用淀粉系列产品、各类纤维素及丙烯酸树脂、聚乙二醇、卡波姆等常见的药用高分子材料国内已有多家企业生产，并且产量逐年增加。一些市场需求大、应用前景广、但国内尚不能生产或产量不能满足市场需要的品种，我国已投入巨资建设产业基地，扩大生产能力。
3．原有产品应用范围不断扩大 以聚维酮为例，从它诞生的那天起，就一直活跃在医药领域。聚维酮除作为血浆代用品外，还广泛用于片剂、颗粒剂、注射剂、口服液剂、膜剂等剂型中，充当黏合剂、包衣材料、致孔剂、助溶剂、稳定剂、成膜材料等。它与纤维素衍生物、聚丙烯酸类化合物是目前国际上公认的最重要的三大药用辅料。
4．对现有产品进行改性，拓宽应用领域 通过物理、化学和机械等方法使高分子材料原有性能得到改善称为高分子材料的改性。近年来，通过高分子改性提高药物制剂质量的例子数不胜数，淀粉通过预胶化处理，其崩解度大大提高，且不受崩解液pH的影响；纤维素通过改性，其溶解性、黏合性、可压性、包衣性能、药物的释放性能得到极大改善；聚乳酸的改性提高了水溶性；乙烯-醋酸乙烯共聚物的改性提高了对药物释放能力的控制；泊洛沙姆的改性有利于对亲水亲油性能的调节。高分子材料改性后，在材料原有性能的基础上，增加了新的功能。
5．部分药用高分子材料已制定国家标准 目前，药用高分子材料正处于快速发展阶段，《中国药典》（2020年版）四部中将多种高分子材料作为药用辅料列入正文，包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙甲纤维素、羟丙纤维素、纤维醋法酯、玉米朊、泊洛沙姆、淀粉、预胶化淀粉、琼脂、聚乙二醇、聚维酮、糊精等，其性状（包括颜色、气味、相对密度等）、鉴别、检查（包括酸值、黏度、粒度、干燥失重、重金属、砷盐等）、微生物限度以及结构的稳定性和应用的安全性已有国家质量标准作保证。
近年来，化学药物的开发越来越艰难，新药上市数量在逐年下降，常规剂型在国际市场上的销量停滞不前，但采用新材料制成的口腔速崩片、胃漂浮片、结肠靶向制剂和植入剂等新型产品的需求量逐年增加。专家认为，未来的国际医药市场将是新制剂、新剂型的天下，而新制剂、新剂型的开发除了与新技术、新设备密切相关外，很大程度依赖于新型高分子材料的应用。
1．符合临床需要和制剂发展需求的药用高分子材料将得到重点开发 这方面突出体现在智能高分子材料、可生物降解高分子材料和生物黏附性材料的开发和应用上。智能高分子材料通过系统协调材料内部的各种功能，对环境感知并应答，目前，高分子均聚物、接枝或嵌段共聚物、互穿聚合物网络等智能高分子载体材料均可作为pH值、温度、电场、光及葡萄糖浓度等的响应体系，智能高分子材料是实现自调式给药的重要载体和途径；可生物降解高分子材料具有良好的生物相容性、稳定的生物降解速率、优良的物化性能，尤其是在药物缓释体系中释放速率稳定，对药物性质的依赖较小（即缓释速率主要由高分子的降解速率决定），是癌症、心脏病、高血压等患者长期服用药物的理想载体；生物黏附性材料能明显提高药物的生物利用度，具有较强的缓控释及靶向功能。另外，两亲性高分子材料和离子型聚合物也有较好的开发和应用前景。
2．多学科融合，促进药用高分子材料的发展 促进学科发展的一个普遍规律是学科的相互渗透和融合。分子印迹技术是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门边缘学科分支，以此为基础形成的分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers，MIPs）是在三维空间构象和结合位点上与某一特定分子（模板分子、印迹分子）完全互补的聚合物。可用于分子印迹的“分子”很广泛，如药物、氨基酸、糖类化合物、核酸、激素、辅酶等，制备MIPs时，先将模板分子和功能单体通过共价键或者非共价键作用形成复合物，然后加入交联剂使之与“模板分子-功能单体”复合物相互聚合形成聚合物，最后用物理或者化学方法除去聚合物网络中的模板分子和多余的功能单体，这样聚合物网络中便留下了与模板分子在体积和形状上完全匹配的空穴。
MIPs作为药用高分子材料已在缓控释给药系统、靶向给药系统、环境敏感型释药系统中应用，MIPs还可作为多肽和蛋白质载体、环糊精-MIPs药物载体。通过改变MIPs的组成可以调节制剂的释放速率。MIPs的特点是具有高度的选择性和亲和能力，虽然分子印迹技术在给药系统中的应用才刚起步，但MIPs已经在制备各种药物传递系统中显示出独特的优势，利用MIPs设计的具有生物识别功能的智能型药物传递系统将会在疾病治疗中发挥越来越重要的作用。
3．生产专业化，产业规模化，产品系列化 到20世纪末为止，中国专门从事药用辅料生产的企业很少，这与我国10多亿人口的大国相比极不相称，美国Colorcon（卡乐康）公司、德国Meggle（美剂乐）集团、法国Roquette Freres（罗盖特）公司和瑞士Novartis（诺华）公司等一些发达国家的药用高分子材料的生产早已形成规模。我国药用高分子材料的生产要在全球同行业占有一席之地，就必须设置专门的研发机构，培养专业的研发队伍，朝着专业化的目标发展。在占领市场的同时，开发系列化产品，如丙烯酸树脂系列、乙基纤维素系列、羟丙甲纤维素系列、微晶纤维素系列、卡波姆系列、泊洛沙姆系列等，形成自己的特色，或形成某个专门用途的系列产品，如温敏系列药用高分子材料、pH敏系列药用高分子材料、结肠定位系列药用高分子材料、包衣系列药用高分子材料、腔道给药系列药用高分子材料等，以满足市场需要。
4．多组分复合材料的研究与开发 随着临床医学的发展，药物制剂对高分子材料提出了更高的要求，单一药用高分子材料所具有的性质和特点已经不能满足制备工艺的需要，而通过现有成熟的药用高分子材料制成共混聚合物、嵌段共聚物、接枝共聚物是解决问题的方法之一。药用高分子材料经过物理共混或化学反应后，其形态结构、界面性质、力学性能、膨胀性、黏性、渗透性、玻璃化转变温度等物理化学性质均会产生变化，从而使其更具精密性、功能性、智能性，可以充分满足不同剂型的特殊需要。以共混聚合物为例，目前报道较多的有乙基纤维素/N烯酸树脂共混聚合物、海藻酸钠/聚氨酯共混聚合物、聚丙交酯/丙交酯-聚乙二醇共混聚合物、聚乙烯醇/胶原共混聚合物等。在海藻酸钠/聚氨酯共混聚合物制备微球的过程中，随着聚氨酯在共混溶液中质量分数的改变，微球的含水量、圆整度和溶胀速率都会发生变化，通过调整两者的比例可以满足微球的成型需要及药物在体内的释放速率需求。