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摘要:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是應用最為廣泛的高分子材料之一,具有良好的生物相容性、化學穩(wěn)定性、低毒低刺激性和較強的粘結能力,廣泛應用在醫(yī)藥、食品、化工、紡織等領域。本文將重點分析PVP的產品種類、性能及應用領域。
聚乙烯吡咯烷酮(PVP),是由N-乙烯吡咯烷酮(NVP)在一定條件下聚合而形成的高分子化合物。德國的BASF公司在1930年首先研發(fā)出PVP產品,經過近90年的發(fā)展,目前PVP產品已經成為應用最為廣泛、研究最為深入的水溶性酰胺類精細化學品之一。
PVP產品種類繁多 以K值區(qū)分不同產品
PVP產品種類多樣,按照產品規(guī)格可分為工業(yè)級、醫(yī)藥級、食品級3種,按照聚合方式的不同可分為NVP的均聚物、共聚物和交聯(lián)聚合物三大類,其中交聯(lián)聚合物的研發(fā)生產較晚,是近幾年興起的高端產品。交聯(lián)聚合物是由NVP在聚合過程中加入不同類型的交聯(lián)劑制作而成的產品,PVP交聯(lián)聚合物與傳統(tǒng)PVP產品相比穩(wěn)定性較好,不溶于強酸、強堿類溶劑,只能在水溶液中溶脹,最終呈現(xiàn)出軟凝膠或多孔粒子形態(tài) ,它具有優(yōu)異的抗溶性、絡合性及生理安全性,在食品及醫(yī)藥領域具有良好的前景。
PVP類產品分子量各不相同,相對分子質量一般在數(shù)千至上百萬之間。不同分子質量的PVP產品通常以K值來區(qū)分,K值實際上是與PVP水溶液的相對粘度有關的特征值,而粘度又是與高聚物分子量有關的物理量,因此可以用K值來表征PVP的平均分子量,通常K值越大,其粘度越大,粘接性越強。目前市面上常見的PVP類產品包括K15、K30、K90等。具體產品及相關參數(shù)見表1。
表1 部分PVP產品種類及參數(shù)
(資料來源:PVP研究中心)
PVP作為三大藥用輔料之一 廣泛應用于醫(yī)藥領域
PVP類產品分子結構較為特殊,PVP中形成鏈和吡咯烷酮環(huán)的亞甲基是非極性基團,具有親油性,分子中的內酰胺是強極性基團,具有親水作用。這種特殊的結構使PVP可以溶解于多種有機溶劑,如醇類、醚類、酯類等,這也使得PVP類產品的應用領域更加廣泛。PVP最早是在二戰(zhàn)時期作為人造血漿的增溶劑使用,加入PVP的血漿無抗原性,不需要交叉配藥,使用較為方便安全。隨著研發(fā)的不斷深入,PVP產品的種類不斷增多,其性能也越發(fā)優(yōu)異。新型的PVP產品具有良好的溶解性、成膜性 、化學穩(wěn)定性 、生理安全性及高效的粘接能力等,目前被廣泛應用在醫(yī)療、化工、食品、新材料等領域。
PVP類產品在制藥領域的使用十分廣泛,它與纖維素類衍生物、丙烯酸類化合物被稱為合成藥中三大最重要的藥用輔料,其重要性不言而喻。同時PVP具有優(yōu)異的生物相容性和生理安全性,對人體的皮膚、粘膜、眼睛等身體部位不會產生任何刺激損傷,可以與多種藥物結合直接作用于人體。
PVP在醫(yī)藥中使用最多的就是作為消毒殺菌劑使用,PVP可與多種藥物的化合物配合,且生成的配合物具有良好的穩(wěn)定性,這種性質可以大大降低原化合物對人體的刺激。PVP類殺菌劑是PVP與碘的絡合物,最為常見的就是聚維酮碘(PVP -I),在使用過程中碘從PVP聚合物中釋放,起到原本的殺菌作用,殺死多種類型的細菌、真菌及病毒等,同時又可以避免皮膚的過敏反應,解決了碘溶液的不穩(wěn)定性和刺激性。目前PVP類殺菌消毒劑已被廣泛應用在外科手術、傷口消毒、燙傷處理、潰瘍及各種人體皮膚粘膜的消毒殺菌工作,并逐步取代傳統(tǒng)的碘及含氯和汞的殺菌劑。
除了作為殺菌劑以外,PVP還作為藥物的緩釋劑,制成各種類型的藥物薄膜包衣,延長藥物的釋放時間降低釋放速率,以提高藥物的療效。PVP還可以作為藥物的共沉淀劑,由于一些高效藥物如下氟噻嗪 、黃霉素及利血平等在人體中溶解速率較慢,吸收率較低,從而降低了藥物的原本療效,而在這類藥物中加入PVP制成共沉淀物后,可以提高藥物的溶解吸收速率,加強藥物的治療效果。PVP除了在藥物方面有較強的輔助作用外還可以制備人工眼球玻璃體,治療因玻璃體損壞而導致的失明和眼部疾病。人眼正常的玻璃體為凝膠狀,主要成分是水,而玻璃體一旦渾濁或受損就會導致近視或失明等,而PVP水凝膠具有良好的生物相容性和生物光學性,可以完美替代受損的玻璃體,這一技術的出現(xiàn)也給了部分失明患者重見光明的希望。
PVP可作為血液透析中的親水劑
PVP產品除了在以上醫(yī)藥方面有較多應用外,在治療血液疾病中也有很大的作用。PVP在治療血液疾病中,并不是直接作用于人體,而是在血液透析過程中,輔助透析儀的正常工作,增強血液透析的效果。血液透析膜是透析器的重要組件之一,主要分為纖維素膜和合成膜兩類,但是無論哪種材料的透析膜,與血液接觸后都會一定程度地激活血液中的蛋白、血小板、白細胞以及補體凝血系統(tǒng)中的某些酶,這些物質與透析膜接觸就會產生凝血現(xiàn)象,大量殘血附著在透析膜上,嚴重降低了透析效率,也影響了患者的治療。透析膜都具有一定的疏水性,疏水性強就會吸附血液中疏水性的物質,從而導致了凝血現(xiàn)象的發(fā)生,要改變這一狀況,就需要加入相應的親水劑,而PVP材料具有良好的親水性和生物相容性,附著在透析膜表面可以有效地提高膜內表面的親水性,減少血小板和纖維蛋白原的吸附,降低對補體系統(tǒng)的激活,提高血液透析的效率,有助于對患者的治療。目前PVP親水劑已經成為血液透析中必不可少的材料之一,其應用前景良好。
結語
聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為應用最廣的高分子材料之一,具有優(yōu)異的溶解性、生物相容性、低毒性、化學穩(wěn)定性及較強的粘接能力等。經過多年的研發(fā),已商業(yè)化生產的PVP產品種類繁多,應用范圍廣泛,目前已大量應用在醫(yī)藥、化工、食品、紡織等領域。PVP產品在醫(yī)藥領域的作用尤為重要,可以制成消毒劑、緩釋劑、共沉淀劑等,還可以制備人工眼球玻璃體,為部分失明患者帶來了福音,除此之外PVP還可以作為血液透析的親水劑,提高透析效率。隨著技術的進步和研發(fā)的深入,PVP的應用范圍將會更加廣泛,也會為人們帶來更多的益處。
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