離子交換樹脂是一種不溶于酸、堿和有機溶劑的,具有網狀立體結構的高固態分子化合物。他的化學穩定性良好,具有離子交換能力,其高分子活性基團一般都是多元酸或多元堿。除因合成方法限制或因特殊用途而制成無定型、粉棒、末狀、膜狀的形狀外,大多數成球形。球形具有提高機械強度、減少流體阻力和增大表面積的優點。離子交換與吸附作為生物分離的基本方法,在制藥工業包括微生物制藥和生物制藥中得到了廣泛的應用1 離子交換樹脂的合成方法。
離子交換樹脂的合成屬于反應性高分子合成的一個分支,是應用高分子聚合和有機化學反應原理來合成帶有活性基團的多價聚合物。目前的合成方法主要有兩類。
1)加聚法[1]以具有一個和兩個以上雙鍵的單價作原料,在引發劑和穩定劑的作用下,在含有分散劑的介質中在攪拌加熱下進行懸浮聚合,得到有立體網狀的柱體,然后進行化學反應引入活性劑團便可得到離子交換樹脂。
2)逐步共聚法(縮聚法)具有兩個或兩個以上帶有功能基的單體,通過功能基之間的相互作用而進行反應。一般伴隨有低分子物的析出??s聚法合成球形樹脂通常以透平油和二氯苯作為分散介質進行懸浮聚合而成。
2 合成工藝路線
國內主要有四種合成工藝路線丙烯酸-二乙烯苯系羧酸樹脂、聚苯乙烯-二乙烯苯磺酸陽離子樹脂。
1)丙烯酸-二乙烯苯系羧酸樹脂
將丙烯酸甲酯、二乙烯苯等單體和過氧化苯甲酰按配比投料,攪拌溶勻,得單體相,投入相對密度1.10左右的食鹽-明膠水溶液攪拌調節粒徑,緩慢分級升溫進行聚合,定形后保溫固化制得白球,以氫氧化鈉乙醇溶液加熱水解得到鈉型羧酸基樹脂。
2)聚苯乙烯-二乙烯苯磺酸陽離子樹脂
將白球[1]投入二氯乙烷中溶脹,加入濃硫酸或氯磺酸,加熱進行磺化,反應完緩慢加水稀釋,洗滌球體。用氯化鈉溶液轉換成鈉型樹脂,以沸水洗滌后得磺酸離子交換樹脂。
3 離子交換樹脂在制藥工業的應用
在制藥工業中,離子交換技術的應用主要包括水處理、藥物分離分離純化、制劑等方面。
3.1 水處理
離子交換樹脂在工業上的應用是從水處理開始的?,F在工業和民用水的處理仍主要采用離子交換法。離子交換法制備軟化水的工藝原理為:當原水經過鈉型離子交換樹脂層,水中的鈣、鎂等硬度離子與樹脂上的鈉離子進行交換從而把鈣、鎂離子從原水中去掉,使水質得到軟化。失效后的樹脂用10%~15%工業鹽水再生成鈉型,即可重復使用。
3.2 藥物分離純化
在使用離子交換法的時候首先要考慮目的物的解離性,如氨基酸是一類含有氨基和羧基的兩性化合物,在不同的pH條件下能以正離子、負離子或兩性離子的形式存在。因此,應用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂均可富集分離氨基酸。而抗生素中的含酸性基團,如氨基糖苷類抗生素,如鏈霉素、卡那霉素、新霉素等具有堿性基團,在中性或弱酸性條件下以陽離子形式存在,陽離子交換樹脂適合于它們的提純與純化。還有一些抗生素為兩性類物質,例如四環素族的抗生素,可用陽離子交換樹脂或陰離子交換樹脂提純。
3.3 在制劑領域的應用
離子交換性樹脂是一類含功能基團的高分子材料,在藥劑學中得到廣泛應用,目前在控釋、透皮給藥、定位給藥等方面都有深入應用。
(1)眼部給藥
以離子交換樹脂為載體的緩控釋混懸液可克服滴眼液、軟膏和凝膠等眼部常用劑型的藥物損失、視力模糊等缺點,且藥物緩釋只與介質的離子種類和強度有關,而與介質的pH值無關,可在角膜表面形成均一釋藥的緩釋特性。Jungherr等[2]研究了用于治療青光眼的含水溶性載體和藥物樹脂復合物微球的一個緩釋藥物組分。這些眼部系統包含高交聯度且有較小膨脹度的樹脂,粒徑為5~20?m,不會刺激眼球。
(2)緩控釋給藥
緩控釋給藥系統主要缺點就是藥物崩漏,從而導致毒性危險的增加。離子交換樹脂的使用由于具有更好的延緩藥物釋放的特征和阻滯藥物崩漏的作用,因而在緩控釋給藥系統中具有重要的地位。離子交換樹脂在緩控釋給藥系統中應用,是當前研究最成熟最活躍的領域。單樹脂復合物用于緩控釋給藥系統是最簡單的應用方式??梢詫渲瑥秃衔镏苯友b入膠囊,混懸于液體中或者骨架材料中 壓成片劑,這一給藥形式比普通的藥物粒子的釋放和吸收更加緩慢,但比修飾過的樹脂復合物釋藥明顯加快。