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聚合物分子量與高分子水溶性

科目:專技 - 藥劑學(包括生物藥劑學)|題數:13
聚合物分子量與高分子水溶性
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建立於 2026年10月25日

學習重點 PEG 名稱後的數字代表平均分子量,不是黏度、重複單元數或產品編號;PEG 是親水性聚合物。 PEG 分子量增加時,外觀大致由液體轉為半固體、蠟狀固體。22℃近於半固狀的是 PEG 600;PEG 1000 為白色蠟狀固體。 聚合物的數量平均分子量與重量平均分子量相等,或 Mw/Mn=1,表示分子量均一、單分散。 甲基纖維素(MC)易溶於冷水;乙基纖維素(EC)不溶於水,作為黏合劑可能阻礙藥物釋出。Povidone(PVP)可用非水溶液進行濕式造粒。 比較長鏈脂肪酸的鈉、鈣、鎂、鋁鹽時,鈉鹽的水溶性最佳。 核心觀念 一、PEG 的名稱與物理性質 聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)具有可與水作用的醚氧及末端羥基,屬於親水性、水溶性聚合物。不能因高分子量 PEG 呈蠟狀固體,就將它判為厭水性物質;外觀像蠟,不代表溶解性也與油蠟相同。 PEG 後面的數字表示平均分子量。例如 PEG 300 的平均分子量約為 300,PEG 6000 的平均分子量約為 6000,因此後者大於 PEG 1000。聚合物通常含有不同鏈長的分子,標示的是平均值,不表示每個分子的分子量都完全相同。 PEG 的分子量越大,熔融溫度通常越高,室溫下的外觀也逐漸由液體轉為較硬的固體。判斷時必須同時看PEG 等級與溫度,尤其 PEG 600 接近室溫下的狀態轉換區,不宜一概寫成液體。 PEG 等級室溫附近的典型狀態判斷重點 PEG 200、300、400黏稠液體低分子量 PEG 的代表 PEG 600在 22℃近於半固狀牢記指定溫度下的狀態 PEG 1000白色蠟狀固體與 PEG 200、400、600 比較時的重要區別 PEG 1540、3000、6000固體PEG 6000 在室溫下不是液體 液態與固態 PEG 可以混合調整製劑稠度,因此 PEG 名稱後的數字雖與物理性質有關,仍不能直接解讀成黏度。 二、平均分子量與分子量分布 聚合物的鏈長可能不同,因此需用平均分子量描述。數量平均分子量 Mn依分子個數加權;重量平均分子量 Mw依重量分率加權,較大的分子對 Mw 的影響較大。 指標或關係意義 Mn數量平均分子量,以分子個數為平均基礎 Mw重量平均分子量,對高分子量成分較敏感 Mw/Mn=1分子量相同,屬於均一、單分散系統 Mw/Mn>1分子量有分布,屬於多分散系統 Mw/Mn 常稱為分散度或多分散指數,其值不小於 1。當 Mw=Mn,代表各分子的分子量一致;一般含不同鏈長的聚合物,則有 Mw>Mn。 此處的「均一」指分子量分布均一,不能直接用來判斷是真溶液或膠體溶液。分子量分布與溶液的分散狀態是不同的分類依據。 三、纖維素衍生物的水溶性 纖維素衍生物雖然名稱相近,水溶性卻可能差很多。作答時先辨識甲基、乙基及羧甲基鈉鹽,再判斷冷水、熱水與藥物釋出的關係。 物質水溶性與溫度特性製劑上的重點 Methylcellulose,MC甲基纖維素易溶於冷水,較不易溶於熱水具有熱凝膠化特性;熱水分散不等於熱水溶解 Ethylcellulose,EC乙基纖維素不溶於冷水或熱水可作黏合劑;疏水性膜或基質可能阻礙藥物釋出,也可用於控制釋出 Sodium carboxymethylcellulose,CMC-Na羧甲基纖維素鈉可溶於冷水及熱水屬親水性纖維素衍生物 Hydroxypropyl methylcellulose,HPMC羥丙基甲基纖維素可溶於冷水,也具有熱凝膠化特性實際表現受取代程度與等級影響 本單元以MC作為「易溶於冷水、較不易溶於熱水」的辨識重點;但不能因此反推 HPMC 易溶於熱水。兩者都有與溫度相關的凝膠化行為。 比較 EC、MC、CMC-Na 與一般水溶性海藻酸鹽黏合劑時,EC 最不溶於水。另須注意 alginate 是海藻酸鹽類的泛稱,不等於 sodium alginate;海藻酸鈉可溶於水,不能將所有海藻酸鹽一律視為水溶性相同。 四、黏合劑與非水濕式造粒 濕式造粒利用黏合液使粉末聚集成顆粒;「濕式」不代表一定以水為溶劑,也可以使用適當的有機溶劑。 Povidone(PVP,聚乙烯吡咯烷酮)可溶於水,也可溶於乙醇,因此能以水溶液或非水溶液進行濕式造粒。與明膠、澱粉、葡萄糖比較時,PVP 是可用非水溶液造粒的重要選擇。 澱粉通常製成澱粉漿使用;明膠需注意冷水中膨潤、加熱後溶解的特性;阿拉伯膠與葡萄糖則常用於水性黏合系統。不要將這些材料全部簡化成「冷水中直接溶解」。 EC 也可利用適當有機溶劑製成黏合液,但其關鍵是水不溶性。形成疏水性包覆或基質後,可能減慢水分進入與藥物釋出。相對地,親水性黏合劑也可能因用量、黏度或凝膠形成而延緩釋出,不能說它們一定不影響溶離。 五、長鏈脂肪酸金屬鹽 長鏈脂肪酸的金屬鹽具有長碳鏈,其水溶性會受金屬離子種類影響。比較相同長鏈脂肪酸的Na、Ca、Mg、Al 鹽時,鈉鹽的水溶性最佳;鈣、鎂、鋁鹽通常難溶或不溶於水。 可用「鈉、鉀皂較親水,鈣、鎂、鋁皂較疏水」掌握方向,但不能把價數越高越不溶當成所有鹽類的通則。此處討論的是長鏈脂肪酸鹽,實際溶解性還會受碳鏈長度與溫度等因素影響。 常考陷阱 把 PEG 數字當成黏度或聚合度:數字表示平均分子量;PEG 6000 的平均分子量大於 PEG 1000。 把 PEG 600 一律列為室溫液體:遇到 22℃與「近於半固狀」,應掌握 PEG 600;白色蠟狀固體的代表則是 PEG 1000。 把固態 PEG 判成厭水性:物理狀態與親水性是兩件事,PEG 6000 仍是親水性聚合物。 把分子量均一誤當溶液分類:Mw=Mn 或 Mw/Mn=1,重點是單分散、均一系統。 把 MC 的冷熱方向記反:MC 易溶冷水;熱水可用來分散,不能因此說它易溶於熱水。EC 則冷熱水皆不溶。 看到黏合劑就認為一定水溶:EC 可作黏合劑,卻因不溶於水而可能阻礙釋出。 看到非水造粒就認為黏合劑必定不溶於水:PVP 同時可溶於水與乙醇,仍可採非水造粒。 認為金屬電荷越高越易溶:長鏈脂肪酸的鈉、鈣、鎂、鋁鹽相比,以鈉鹽水溶性最佳。 記憶口訣 「PEG 看均量,六百近半固,一千白蠟狀。」 「W 除 N 等於一,分子量齊叫均一。」 「甲冷溶,乙拒水;酒精造粒找 PVP。」 「長鏈脂肪酸,鈉鹽較水溶。」

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  1. 7.有關 PEG 6000 之敘述,下列何者正確? (A)於室溫下為液體 (B)屬厭水性聚合物 (C)6000 代表黏稠度 (D)平均分子量大於 PEG 1000
  2. 19.在22℃,下列何者近於半固狀? (A)PEG 200 (B)PEG 600 (C)PEG 1540 (D)PEG 3000
  3. 18.PEG 300中的「300」是什麼意思? (A)廠商開發時的第300個產品(B)黏度(C)分子重覆數(D)平均分子量
  4. 20 下列聚乙二醇中,何者為白色蠟狀固體? (A) PEG 200 (B) PEG 400 (C) PEG 600 (D) PEG 1000
  5. 17 測量聚合物平均分子量時,當聚合物之 代表此聚合物為何種系統? (A)真溶液系統 (B)膠體溶液系統 (C)均一系統 (D...
  6. 27.下列黏合劑何者最不溶於水? (A)alginate (B)ethylcellulose (C)methylcellulose (D)sodium carboxymethylcellulose
  7. 7.有關纖維素之衍生物的水溶解度敘述,下列何者正確? (A)甲基纖維素溶於熱水 (B)甲基纖維素溶於冷水 (C)乙基纖維素溶於冷水 (...
  8. 7.下列長鏈正脂肪酸的何種鹽類對水溶解度最佳? (A)Al+3 (B)Ca+2 (C)Mg+2 (D)Na+