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聚乙烯吡咯烷酮(PVP)应用范围较广 在医药领域具有重要作用

张红阳 2019-02-14 5220 135

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聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是应用最为广泛的高分子材料之一,具有良好的生物相容性、化学稳定性、低毒低刺激性和较强的粘结能力,广泛应用在医药、食品、化工、纺织等领域。

  摘要:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是应用最为广泛的高分子材料之一,具有良好的生物相容性、化学稳定性、低毒低刺激性和较强的粘结能力,广泛应用在医药、食品、化工、纺织等领域。本文将重点分析PVP的产品种类、性能及应用领域。

  聚乙烯吡咯烷酮(PVP),是由N-乙烯吡咯烷酮(NVP)在一定条件下聚合而形成的高分子化合物。德国的BASF公司在1930年首先研发出PVP产品,经过近90年的发展,目前PVP产品已经成为应用最为广泛、研究最为深入的水溶性酰胺类精细化学品之一。

  PVP产品种类繁多 以K值区分不同产品

  PVP产品种类多样,按照产品规格可分为工业级、医药级、食品级3种,按照聚合方式的不同可分为NVP的均聚物、共聚物和交联聚合物三大类,其中交联聚合物的研发生产较晚,是近几年兴起的高端产品。交联聚合物是由NVP在聚合过程中加入不同类型的交联剂制作而成的产品,PVP交联聚合物与传统PVP产品相比稳定性较好,不溶于强酸、强碱类溶剂,只能在水溶液中溶胀,最终呈现出软凝胶或多孔粒子形态 ,它具有优异的抗溶性、络合性及生理安全性,在食品及医药领域具有良好的前景。

  PVP类产品分子量各不相同,相对分子质量一般在数千至上百万之间。不同分子质量的PVP产品通常以K值来区分,K值实际上是与PVP水溶液的相对粘度有关的特征值,而粘度又是与高聚物分子量有关的物理量,因此可以用K值来表征PVP的平均分子量,通常K值越大,其粘度越大,粘接性越强。目前市面上常见的PVP类产品包括K15、K30、K90等。具体产品及相关参数见表1。

表1 部分PVP产品种类及参数

(资料来源:PVP研究中心)

  PVP作为三大药用辅料之一 广泛应用于医药领域

  PVP类产品分子结构较为特殊,PVP中形成链和吡咯烷酮环的亚甲基是非极性基团,具有亲油性,分子中的内酰胺是强极性基团,具有亲水作用。这种特殊的结构使PVP可以溶解于多种有机溶剂,如醇类、醚类、酯类等,这也使得PVP类产品的应用领域更加广泛。PVP最早是在二战时期作为人造血浆的增溶剂使用,加入PVP的血浆无抗原性,不需要交叉配药,使用较为方便安全。随着研发的不断深入,PVP产品的种类不断增多,其性能也越发优异。新型的PVP产品具有良好的溶解性、成膜性 、化学稳定性 、生理安全性及高效的粘接能力等,目前被广泛应用在医疗、化工、食品、新材料等领域。

  PVP类产品在制药领域的使用十分广泛,它与纤维素类衍生物、丙烯酸类化合物被称为合成药中三大最重要的药用辅料,其重要性不言而喻。同时PVP具有优异的生物相容性和生理安全性,对人体的皮肤、粘膜、眼睛等身体部位不会产生任何刺激损伤,可以与多种药物结合直接作用于人体。

  PVP在医药中使用最多的就是作为消毒杀菌剂使用,PVP可与多种药物的化合物配合,且生成的配合物具有良好的稳定性,这种性质可以大大降低原化合物对人体的刺激。PVP类杀菌剂是PVP与碘的络合物,最为常见的就是聚维酮碘(PVP -I),在使用过程中碘从PVP聚合物中释放,起到原本的杀菌作用,杀死多种类型的细菌、真菌及病毒等,同时又可以避免皮肤的过敏反应,解决了碘溶液的不稳定性和刺激性。目前PVP类杀菌消毒剂已被广泛应用在外科手术、伤口消毒、烫伤处理、溃疡及各种人体皮肤粘膜的消毒杀菌工作,并逐步取代传统的碘及含氯和汞的杀菌剂。

  除了作为杀菌剂以外,PVP还作为药物的缓释剂,制成各种类型的药物薄膜包衣,延长药物的释放时间降低释放速率,以提高药物的疗效。PVP还可以作为药物的共沉淀剂,由于一些高效药物如下氟噻嗪 、黄霉素及利血平等在人体中溶解速率较慢,吸收率较低,从而降低了药物的原本疗效,而在这类药物中加入PVP制成共沉淀物后,可以提高药物的溶解吸收速率,加强药物的治疗效果。PVP除了在药物方面有较强的辅助作用外还可以制备人工眼球玻璃体,治疗因玻璃体损坏而导致的失明和眼部疾病。人眼正常的玻璃体为凝胶状,主要成分是水,而玻璃体一旦浑浊或受损就会导致近视或失明等,而PVP水凝胶具有良好的生物相容性和生物光学性,可以完美替代受损的玻璃体,这一技术的出现也给了部分失明患者重见光明的希望。

  PVP可作为血液透析中的亲水剂

  PVP产品除了在以上医药方面有较多应用外,在治疗血液疾病中也有很大的作用。PVP在治疗血液疾病中,并不是直接作用于人体,而是在血液透析过程中,辅助透析仪的正常工作,增强血液透析的效果。血液透析膜是透析器的重要组件之一,主要分为纤维素膜和合成膜两类,但是无论哪种材料的透析膜,与血液接触后都会一定程度地激活血液中的蛋白、血小板、白细胞以及补体凝血系统中的某些酶,这些物质与透析膜接触就会产生凝血现象,大量残血附着在透析膜上,严重降低了透析效率,也影响了患者的治疗。透析膜都具有一定的疏水性,疏水性强就会吸附血液中疏水性的物质,从而导致了凝血现象的发生,要改变这一状况,就需要加入相应的亲水剂,而PVP材料具有良好的亲水性和生物相容性,附着在透析膜表面可以有效地提高膜内表面的亲水性,减少血小板和纤维蛋白原的吸附,降低对补体系统的激活,提高血液透析的效率,有助于对患者的治疗。目前PVP亲水剂已经成为血液透析中必不可少的材料之一,其应用前景良好。

  结语

  聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为应用最广的高分子材料之一,具有优异的溶解性、生物相容性、低毒性、化学稳定性及较强的粘接能力等。经过多年的研发,已商业化生产的PVP产品种类繁多,应用范围广泛,目前已大量应用在医药、化工、食品、纺织等领域。PVP产品在医药领域的作用尤为重要,可以制成消毒剂、缓释剂、共沉淀剂等,还可以制备人工眼球玻璃体,为部分失明患者带来了福音,除此之外PVP还可以作为血液透析的亲水剂,提高透析效率。随着技术的进步和研发的深入,PVP的应用范围将会更加广泛,也会为人们带来更多的益处。

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