Характеристика високомолекулярних сполук, їх роль в технології лікарських форм

ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНІ СПОЛУКИ (ВМС), або полімери — сполуки до складу яких входять тисячі атомів, з’єднаних хімічним зв’язком. Будь-який атом чи група атомів, які входять до складу ланцюга полімеру, називаються складовою ланкою. Найменша складова ланка, повторюванням якої можна описати будову полімеру, називається складовою повторюваною ланкою.

Високомолекулярні речовини володіють великою (не нижче 10000–15000) молекулярною масою і дуже великими розмірами молекул. До числа високомолекулярних з'єднань належать білки, ферменти, целюлоза і її ефіри, крохмаль, декстрини, пектини, камеді, рослинні слизи й інші високомолекулярні вуглеводи, багато природних смол і т. п.

Як справжні розчини, розчини високомолекулярних сполук є гомогенними (однофазними) молекулярно – чи іонодисперсними системами. Елементарними структурними одиницями в цих системах є гігантські молекули – макромолекули високомолекулярних з'єднань чи їхні іони. Ступінь дисперсності в розчинах високомолекулярних з'єднань становить 10⁶–10⁷ см^-1.

Розчини високомолекулярних сполук одержують шляхом поступового необмеженого набрякання вихідної речовини в розчиннику.

Набрякання – мимовільний процес, що характеризується поступовим поглинанням великих кількостей розчинника й одночасним значним збільшенням (до 10–15-кратного) обсягу тіла, що набухає.

При готуванні розчинів з багатьох порошкоподібних високомолекулярних сполук, що володіють здатністю набухати в даному розчиннику, часто приходиться зважати на те, що при невдалому змішанні з розчинником, високомолекулярна речовина, що набухає і має вигляд порошку, утворює грудки, погано взаємодіючі з рідиною та у кращому випадку лише повільно переходить в розчин.
Для попередження утворення грудок, необхідна правильна методика змішання

порошкоподібного матеріалу з розчинником. Якщо процес набрякання

відбувається не занадто швидко, то порошкоподібну речовину безупинно перемішують з рідиною, що поступово додається. Якщо процес набрякання відбувається за короткий час, то вигідніше скористатися іншим прийомом – змочити матеріал, що розчиняється, розчинником, щоб у такий спосіб витиснути

рідиною повітря, що знаходиться в порошкоподібному матеріалі.

В'язкість розчинів високомолекулярних сполук змінюється в дуже широких межах у залежності від концентрації температури, наявності домішок, а також

зовнішніх механічних впливів (збовтування, перемішування)[1].

Класифікація ВМС

Високомолекулярні сполуки прийнято класифікувати за такими ознаками:

· За джерелами одержання: природні ВМС (білки, ферменти, пектини, камеді, полісахариди, рослинні слизи, у т.ч. густі і сухі екстракти, багато смол та ін.), напівсинтетичні ВМС (ефіри целюлози – метилцелюлоза, натрій карбоксиметилцелюлоза, ацетилфталілцелюлоза) і синтетичні

(полівініловий спирт, полівінілацетат, полівінілпіролідон, полісилоксани,

поліетиленоксиди та ін.).

· За здатністю до розчинення: обмежено і необмежено набухаючі.

· За застосуванням: лікарські (пепсин, трипсин, панкреатин та ін.) і допоміжні речовини (стабілізатори суспензій і емульсій, основи для мазей, супозиторіїв, плівкоутворювачі, жироцукри та ін.).

· За структурою полімерного ланцюга розрізняють:

1) лінійні ВМС, макромолекули яких є відкритими лінійними ланцюгами

(напр. натуральний каучук) або витягнутою у лінію послідовністю циклів (напр. целюлоза);

2) розгалужені ВМС, макромолекули яких мають лінійний ланцюг з

відгалуженнями (напр. амілопектин);

3) сітчасті ВМС (просторова) — тривимірні сітки, утворені відрізками ланцюгів макромолекул (напр. вулканізований каучук).

Структури ВМС: а) лінійна; б) розгалужена; в) просторова

Білки або протеїни – найскладніші за будовою сполуки в природі. Макромолекули білків побудовані з залишків α-амінокислот. Виняткова властивість протеїнів –здатність самочинно створювати певну властиву тільки даному типу білків просторову структуру. Білки є основою будь-якого живого організму, вони входять до складу м’язів, хрящів, сухожиль та шкіри, складають основу біомембран – найважливіших частин клітин. Білки відіграють ключову роль в метаболізмі клітин, складаючи матеріальну основу їх хімічної діяльності. Біологічні функції білків різноманітні. В організмі людини вони виконують різноманітніші функції: каталітичні (ферменти), регуляторні (гормони), структурні (колаген, фіброїн), рухові (міозин), транспортні (гемоглобін, міоглобін), захисні (імуноглобуліни, інтерферони), запасні (казеїн, альбумін) тощо. Уся діяльність організму тварин (розвиток, рух, функціональна діяльність) пов'язані з білками. Білки – найважливіша складова частина їжі людини: постачальник необхідних їм амінокислот.

Білки мають амфотерні властивості, вони розчиняються в розчинах лугів і кислот. З водних розчинів, білки виділяють за допомогою спиртів, сильних електролітів тощо. Білки нестійкі до дії температури. Під час нагрівання відбувається денатурація білків, і вони переходять в нерозчинну форму.

Найбільш поширеними в природі полісахаридами є крохмаль і целюлоза.. Крохмаль – найважливіший харчовий продукт, він складає основну поживну частину хліба, картоплі, різноманітних круп. Фактично природний крохмаль є сумішшю полісахаридів, які відрізняються не тільки розміром макромолекул, але й будовою. У воді крохмаль набрякає, утворюючи однорідну густу рідину – клейстер. Піддаючи крохмаль гідролізу, одержують декстрин, патоку і глюкозу.

Целюлоза або клітковина – основна частина рослин, яка надає їм міцності та еластичності. Макромолекули клітковини складаються з ланок b -глюкози і мають значно більшу довжину, ніж макромолекули крохмалю[1].

До переваг синтетичних ВМС відносять те, що їх можна одержати із заданими властивостями – міцністю, еластичністю, хімічною і термічною стійкістю. Синтетичні ВМС одержують двома методами: полімеризацією і поліконденсацією. Полімеризація — утворення високомолекулярних сполук (полімерів) з низькомолекулярних сполук (мономерів). Утворений полімер має такий же елементний склад, як і вихідна речовина (мономер).

Поліконденсація — це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних, що звичайно супроводжується виділенням побічних речовин (води, аміаку, хлороводню тощо). Як відомо, при полімеризації на відміну від поліконденсації побічні речовини не виділяються.

Сучасна промисловість синтезує тисячі типів ВМС. Найбільш поширеними з них є поліетилени, полістироли, поліаміди тощо.

За будовою полімери поділяються на лінійні, розгалужені і просторові. Лінійні ВМС складаються з окремих ланцюгів, не зв’язаних між собою хімічними зв’язками. Довжина ланцюга при цьому перебільшує його поперечні розміри в тисячі разів.

В просторових полімерах наявність хімічних зв’язків між ланцюгами призводить до утворення сітчастого каркасу. Просторова структура може утворюватися безпосередньо під час одержання ВМС або внаслідок спеціальних реакцій. При цьому погіршується еластичність полімеру і збільшується його твердість. Розгалужені полімери за своїми властивостями займають проміжне положення між лінійними та сітчастими.

За формою макромолекул розрізняють глобулярні і фібрилярні ВМС. У глобулярних ВМС, таких як білки, молекули згорнуті в кулясті утворення – глобули. Під впливом зовнішніх сил глобулярні ВМС можуть розгортатися і переходити в фібрилярну форму. Фібрилярні ВМС, такі як целюлоза, складаються з випрямлених лінійних або слабо розгалужених макромолекул, які об’єднані в окремі пачки молекул – фібрили [2].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: