第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維

纖維素是植物纖維的主要組分之一，廣泛存在于自然界中，藥用纖維素的主要原料來自棉纖維，少數來自木材。棉纖維含纖維素91%以上，木材含纖維素較低，約在40%以上。棉纖維附著在棉籽表面，長度較短的纖維稱為棉絨，先摘下的上等棉絨一般用來制造棉絮，二次或三次摘下的棉絨一般供化學工業加工生產纖維素酯與醚。纖維素分子為長鏈線型高分子化合物，它的結構單元是吡喃環D-葡萄糖，每個纖維素大分子是由n(M/162)個葡萄糖互以β-1，4苷鍵構成。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維結構單元是D-吡喃葡萄糖基，相互間以

-1,4-苷鍵連接，分子式為(C6H10O5)n，聚合度幾百至一萬。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性纖維素大分子的每個葡萄糖單元中有3個醇羥基，其中2個為仲醇羥基，另一個為伯醇羥基，纖維素的氧化、酯化、醚化、分子間形成氫鍵、吸水、溶脹以及接枝共聚等都與纖維素分子中存在大量羥基有關，這些羥基酯化能力不同，以伯羥基的反應速度最快。纖維素分子的兩個末端葡萄糖單元性質不同，一個末端第4碳原子上多一個仲醇；另一末端葡萄糖單元中則在第1碳原子上多一個內縮醛羥基，其上的氫原子甚易移位與氧環的氧結合，使環式結構變為開鏈式結構，因此1位碳原子便變成醛基，顯醛基的反應。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性

纖維素大分子間和分子內存在大量的羥基，符合氫鍵形成的條件，由于纖維素的分子鏈聚合度很大，如果其所有的烴基都被包含在氫鍵中，則分子間的氫鍵力非常之大，可能大大超過C-O-C的主價鍵力。一般來說，纖維素中結晶區內的羥基都已形成氫鍵，而在無定形區，則有少量沒有形成氫鍵的游離羥基，所以水分子可以進入無定形區，與分子鏈上的游離輕基形成氫鍵，即在分子鏈間形成水橋，發生膨化作用。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性纖維素結晶區和無定形區的羥基，基本上是以氫鍵形式存在，氫鍵的破裂和重新生成對纖維素的性質有很大影響，而在許多情況下對其反應能力也有影響，氫鍵破裂，生成游離羥基數量多，其吸濕性增加，市售粉狀纖維素在相對濕度為70%時，其平衡含水量在8%-12%。由X-射線衍射的研究表明，纖維素吸水后和再經干燥，二者的X-射線衍射圖沒有改變，說明結晶區沒有吸著水分子，水的吸著只發生在無定形區，結晶區的氫鍵并沒有破壞，鏈分子的有序排列也沒有改變，纖維素的吸水量是隨其無定形區所占的比例的增加而增加，實際上，經堿處理過的纖維素的吸濕性比之天然纖維素為大。處理過程：堿+纖維素纖維素浸

堿水洗脫堿酸浴脫堿

水洗脫水晾干第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性纖維素吸水后，再干燥的失水量，與環境的相對濕度有關，纖維素在經歷不同濕度的環境后，其平衡含水量的變化，存在滯后現象，見圖4-7，即吸附時的吸著量低于解吸時的吸著量。其理由是:干燥纖維素的吸附是發生在無定形區氫鍵被破壞的過程,由于受內部應力的阻力作用,部分氫鍵脫開，但仍保留部分氫鍵，因而新游離出的羥基(吸著中心)相對于解吸來說是較少的，當吸濕平衡了的纖維素脫水產生收縮時，無定形區的羥基部分地重新形成氫鍵，但由于纖維素凝膠結構的內部阻力作用，被吸著的水不易揮發，氫鍵不可能完全復原，重新形成的氫鍵較少，即吸著中心較多，故而吸濕量也較多。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性

纖維素的有限溶脹可分為結晶區間溶脹(液體只進到結晶區間的無定形區，其X-射線衍射圖不發生變化)和結晶區內溶脹(此時纖維素原來的X-射線衍射圖譜改變，而出現新的X-射線衍射圖譜)。水有一定的極性，能進入纖維素的無定形區發生結晶區間的溶脹，稀堿液(1%-6%NaOH)的作用也類似于水，但濃堿液(12.5%-19%NaOH)在20℃能與纖維素形成堿纖維素，具有穩定的結晶格子，所以也只能發生有限溶脹。纖維素溶脹能力的大小取決于堿金屬離子水化度，堿金屬離子的水化度又隨離子半徑而變化，離子半徑越小，其水化度越大，如氫氧化鈉的溶脹能力大于氫氧化鉀；纖維素的溶脹是放熱反應，溫度降低，溶脹作用增加；對同一種堿液并在同一溫度下，纖維素的溶脹隨其濃度而增加，至某一濃度，溶脹程度達最高值。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性

纖維素原料經磨碎、壓碎或強烈壓縮時，纖維素可發生降解，結果聚合度下降，機械降解后的纖維素比氧化、水解或熱降解的纖維素具有更大的反應能力。<機械降解后的纖維素除了分子中的鍵斷裂外，還發生結晶區以及纖維素大分子間氫鍵的破壞，因而，其反應能力和在堿中的溶解度都比原來的纖維素高。

>第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維纖維素的一些重要性質如下：1．化學反應性2．氫鍵的作用3．吸濕性4．溶脹性5.機械降解特性6.可水解性纖維素大分子的背鍵對酸的穩定性很低，在酸堿度、溫度適合的條件下，能產生水解降解，酸是催化劑，可降低貳鍵破裂的活化能，增加水解速度。纖維素對堿在一般情況下是比較穩定的，但在高溫下，纖維素也產生堿性水解。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維已列入一些國家法定典籍中的藥用纖維素有粉狀纖維素和微晶纖維素二種。一、粉狀纖維素(一)來源與制法粉狀纖維素(poweredcellulose)美國、英國、歐洲及日本藥典已收載，又稱纖維素絮(celluloseflocs)。

其制法如下：將植物材料纖維漿，用17.5%NaOH(或24%KOH)溶液在20℃處理，不溶解的部分(稱α-纖維素)中包括纖維漿中的纖維素與抗堿的半纖維素，用轉鼓式干燥器制成片狀，再經機械粉碎即得。粉狀纖維素的聚合度約為500，分子量約為2.43×105，不含水素、揉酸和樹脂等雜質。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維

(二)性質粉狀纖維素呈白色，無臭，無味，具有纖維素的通性，不同細度的粉末的流動性和堆密度不一，國外有多種商品規格，其大小從35-300μm不等，或呈粒狀，在相對濕度為60%時，平衡吸濕量大都在10%以下，特細的規格，吸濕量較大。粉狀纖維素具有一定的可壓性，最大壓緊壓力約為50MPa。流動性較差。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維

(三)應用

1．可用于片劑的稀釋劑，硬膠囊或散劑的填充劑。

2．在軟膠囊中可用于降低油性懸浮性內容物的穩定劑，以減輕其沉降作用。也可作口服混懸劑的助懸劑。

3．用作片劑干性粘合劑的濃度為5%。-20%，崩解劑濃度為5%-15%，助流劑濃度為1%-2%，但不得用作注射劑或吸入劑輔料，因可致肉芽腫。在食品工業中可作為無熱量食品的添加劑。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維二、微晶纖維素(一)結構與制法植物纖維是千百萬微細纖維所組成，在高倍電子顯微鏡下可見微細纖維存在2種不同結構區域，一是結晶區，另一是無定形區。微晶纖維素的聚合度約為220，分子量約為36000，其結構式同纖維素，但其在水中的分散性、結晶度和純度等與機械纖維素不同。

微晶纖維素(MC)的制法如下：將由細纖維所制得的α-纖維素，用25ml鹽酸在105℃煮沸15min，去無定形部分，過濾，用水洗及氨水洗，余下的結晶部分，經劇烈攪拌分散，噴霧干燥形成粉末。這種微晶纖維素廣泛用于固體制劑以改善粉體的性能。中國藥曲(2000年版)二部已收載，國外市場上稱為Ph型微晶纖維素。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維微晶纖維素為高度多孔性顆粒或粉末，呈白色，無臭，無味。具有壓縮成型作用、粘合作用和崩解作用。

市售品不同粒度可以有不同的性質，型號繁多。FMC公司(美國)生產的商品Avicel有Ph(醫藥行業)和RC型之分。Ph型Avicel[

艾維素(不溶于水，弱酸和大部分有機溶劑以及（1：20）NaOH溶液)]具有改善粉體壓縮成型性、流動性的作用，且具有良好的混合性和吸附性。國外藥典收載的是PH型的產品。PH型Avicel有多種品種，其中PH-l01最常用，平均粒徑為50μm，PH-l02具有PH-l0l同樣的成形性、崩解性，由于平均粒徑增大為lμm，流動性得到改善。AvicdPH還有一些新的型號，其對于片劑的成形性、崩解性都具有不同程度的提高。以下是AvicelPH-101的一些粉體學性質：松密度為0.32g/cm3。實密度為0.45g/cm3。比表面積為1.18m2/g，熔點為260-270℃焦化。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維微晶纖維素具有潮解性，其含濕量一般很低，其在相對濕度為60%時，平衡吸濕量約為6%(W/W)，它不溶于稀酸、有機溶劑和油類，但在稀堿液中少部分溶解，大部膨化。各國生產的微晶纖維素在標準規格上有一定的差異，如日本藥局方(13版)收載的微晶纖維素稱crystallinecellulose，如將其混懸于水中，用勻化機(8000r/min)勻化，能保持混懸液在3h內不分離，呈不透明乳膏劑，而市售的一般微晶纖維素在同樣情況下可分離出上清液及沉淀。第四章藥用天然高分子材料第二節纖素維

(三)應用

1．微晶纖維素PH型廣泛用作口服片劑及膠囊劑的稀釋劑和吸附劑，常用濃度為20%-90%，適用于濕性制粒及直接壓片；用作崩解劑時的濃度為5%-15%，用作抗粘附劑的濃度為5%-20%，此外也可作為倍散的稀釋劑和丸劑的賦形劑。

2．微晶纖維素RC型作為膠體分散系主要用于