Лекция 13. РАСТВОРЫ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ЗАЩИЩЕННЫХ КОЛЛОИДОВ
Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) широко применяются в фармацевтической практике. Они используются как в качестве лекарственных препаратов (раствор поливинилпирролидона, крахмальный клейстер, раствор и гидролизат желатина), так и в качестве вспомогательных веществ - загустителей, пленкообразователей, пролонгаторов.
ВMС (полимеры) в зависимости от сродства к растворителю способны образовывать:
- истинные растворы;
- коллоидные растворы.
Истинный раствор ВМС - гомогенная, термодинамически устойчивая система, образованная путем ассоциации молекул полимера и растворителя в сольватированные группы.
Коллоидный раствор ВМС - система с предельно высокой дисперсностью при условии сохранения поверхности раздела между дисперсионной средой и дисперсной фазой.
Коллоидные растворы - термодинамически неустойчивые системы, стабилизированные физическим взаимодействием молекул вещества, полимера и растворителя на границе раздела фаз. Данное взаимодействие определяет седиментационную устойчивость раствора, поэтому их называют защищенными коллоидами.
Особенностью ВМС является наличие 2 типов связей:
- химические (прочные устойчивые связи вдоль основной цепи);
- физические (слабые связи между цепями), которые обеспечивают специфические свойства: набухание; пленкообразование; гелеобразование.
В зависимости от происхождения ВМС делятся на 3 класса:
- природные (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты);
- полусинтетические, получаемые в результате химической обработки природных ВMС (например, из целлюлозы (природный продукт) получают MIT и другие производные);
- синтетические (ПВС, ПВП и др.).
В зависимости от строения макромолекулы ВМС делятся на 3 класса:
- линейные;
- разветвленные;
- пространственные.
Линейную структуру имеют молекулы полиэтилена, целлюлозы, амилозы и др. Разветвленную структуру (от основной цепи отходят ответвления) имеют амилопектин и другие полисахариды; из синте- тических - дивиниловый каучук, полиэтилен высокого давления.
Пространственную (сетчатую) структуру имеют коллодий (клей БФ), фенолформальдегидные смолы.
В зависимости от строения биологические полимеры делят на 2 класса:
- глобулярные (линейные гибкие молекулы свернуты в клубки [глобулы]), например пепсин. ВMС этой группы хорошо рас- творяется в воде;
- фибрилярные (молекулы белков и нуклеиновых кислот свернуты в спиральную структуру), например коллаген.
СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ ПРИРОДНЫХ ВМС
Образование раствора ВMС определяется 2 стадиями - набуханием и собственно растворением.
Набухание может быть ограниченным и неограниченным. При повышении температуры ограниченное набухание может перейти в неограниченное, например желатин и крахмал при комнатной температуре набухают ограниченно, а при нагревании - растворяются.
Растворение ВMС происходит самопроизвольно, но имеет характерную особенность - растворению предшествует набухание. При набухании происходит распределение молекул растворителя между молекулами ВMС; одновременно происходит гидратация макромолекул; объем ВMС значительно увеличивается.
На величину набухания оказывают влияние следующие факторы:
- температура (как правило, увеличивает скорость набухания);
- измельчение (увеличивает скорость набухания);
- молекулярная масса (с увеличением молекулярной массы набухание замедляется);
- возраст полимера (свежие продукты обладают большей степенью и скоростью набухания);
- присутствие электролитов (большие количества электролитов замедляют набухание).
Растворы ВМС имеют свойства, сближающие их и с истинными, и с коллоидными растворами (за исключением раствора пепсина).
Как и истинные растворы низкомолекулярных веществ, растворы ВMС:
- образуются самопроизвольно;
- имеют молекулярную степень дисперсности;
- обладают агрегативной устойчивостью;
- термодинамической устойчивостью.
Растворы ВМС по ряду свойств существенно отличаются от растворов низкомолекулярных веществ:
- они обладают малой скоростью диффузии;
- малым осмотическим давлением;
- более высокой вязкостью, чем соответствующие им по концентрации растворы низкомолекулярных соединений.
Эти особенности обусловлены чаще всего большим размером и формой молекул. Растворы ВMС термодинамически равновесные и агрегативно-устойчивые системы, но в определенных условиях их устойчивость нарушается и наблюдаются явления высаливания, коацервации, застудневания.
Высаливание чаще всего наблюдается при добавлении растворов электролитов или водоотнимающих средств (этилового спирта, сахарного сиропа). При высаливании, внешне похожем на коагуляцию, происходит гидратация ионов соли-электролита, что вызывает осаждение ВMС. Высаливание белков концентрированными растворами солей применяют часто в производстве ферментов и других препаратов из животного сырья с целью осаждения примесей сопутствующих белков или для выделения основного действующего белка (гормона, фермента).
1 091
55 492 
