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聚乙烯醇在药学领域的应用进展
摘要：聚乙烯醇（简称PVA）是一种水溶性高分子聚合物,一般为无毒材料,具有良好的生物相容性,目前在药学方面的应用主要集中在膜剂、凝胶剂以及药物缓控释给药系统。本篇综述主要介绍了聚乙烯醇的性能及其在巴布膏剂、膜剂、凝胶剂、骨架材料等方面的应用，并适当展望了其在渗透泵型控释制剂、PVA溶胀控释系统、微球微囊等各个方面的应用前景。除此以外，列举或引用了一些国内外相关的研究成果和结论,最终指出聚乙烯醇在药学领域的发展方向和趋势。关键词：聚乙烯醇；药学；应用；进展 1 概述
随着高分子材料科学和现代药学的相互渗透, 高分子材料作为药物控制释放载体的应用已成为最热门的研究方向之一
[1]，其中聚乙烯醇就是这方面最为重要的一个高分子化合物。聚乙烯醇通常由聚醋酸乙烯在甲醇、乙醇或乙酸甲酯等溶剂中进行醇解制得。醇解度为98%-100%为完全醇解聚乙烯醇。聚乙烯醇是一种良好的成膜和凝胶材料，广泛用于凝胶剂、透皮制剂、涂膜剂、膜剂中，也可作为巴布膏剂的基质，同样是理想的助悬剂、增稠剂，是片剂粘合剂和重要的缓释控释骨架材料，且以其无毒无味, 对皮肤无刺激性, 不会引起皮肤过敏的较好安全性越来越引起人们的重视。性能
PVA具有合成方便、安全低毒、产品质量易于控制、价格便宜、使用方便等特点。因此,PVA是具有再次开发潜力的优良药用辅料。主要具有以下性能： 2.1溶解性
PVA的亲水性极强，可溶于热水或冷水中。水温越高则溶解度越大,但几乎不溶于有机溶剂。除此以外，PVA溶解性与其相对分子质量、醇解度和聚合度有关一般情况下，相对分子质量越大，结晶性越强，水溶性越差，但水溶液的粘度相应增加。通常情况下，谈及对PVA溶解性的影响,醇解度要大于聚合度，而醇解度在87%-89%之间的水溶性较好，醇解度越高，溶解所需温度越高。总体而言,部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度的PVA则溶解较慢。PVA溶解过程是分阶段进行的,即:亲和润湿-溶胀-无限溶胀-溶解。2.2水溶液性质及混溶性
PVA水溶液为非牛顿流体，当聚乙烯醇的浓度增加时，溶液黏度急剧上升；当温度升高，黏度下降。与此同时，PVA水溶液具有一定的表面活性。一般规律：醇解度越低，残存的乙酰基越多，表面张力越低，乳化能力也相对越强。PVA水溶液可与多种水溶性聚合物混合，其中与部分聚合物混合可形成凝胶，例如硼砂或硼酸水溶液与PVA水溶液混合时可发生不可逆的凝胶化现象。2.3成膜性
PVA 具有良好的成膜性能。将一定质量的聚乙烯醇放入去离子水中,在90℃溶解 后降温至室温,过滤、脱泡,然加入一定浓度的戊二醛水溶液和一定当量浓度的硫酸少许作催化剂,搅拌均匀,静止脱泡后的涂膜液在洁净的聚四氟乙烯板上成膜。用红外灯光照，交联一段时间。最后,将膜从聚四氟乙烯板上揭下,在170℃短时间热处理后,即得交联聚乙烯醇膜
。膜的机械性能优良, 膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强，另外，加入甘油、多元醇等可以起到增塑作用从而进一步改善膜的柔韧性。聚乙烯醇薄膜是一种水溶性薄膜, 具有极好的吸湿性、阻氧性（干燥条件下），也可耐有机溶剂和耐油性, 且可生物降解,不污染环境[3]。
2.4其它
PVA为结晶性聚合物，玻璃化转变温度约为85℃，且聚乙烯醇与亲水性的纤维素有很好的粘接力，一般情况下,聚合度、醇解度越高,粘接强度越强
。热裂解实验表明，PVA聚合度越低,重量减少越快;醇解度越高,分解时间越短。安全性试验证明PVA一般为无毒材料，浓度高达10%时对皮肤和眼睛无刺激性,日本和美国等已批准其作为一种安全的外用辅料，较多用于医药和食品工业。应用
综上所述，PVA各方面性能优良,在医药制剂中可作为口服制剂、局部用制剂、经皮给药制剂的辅料，也可用于制作微型胶囊的囊材、膜剂和涂膜剂的成膜材料等,应用效果良好。3.1在巴布膏剂中的应用 目前我国对中药巴布膏剂的研究还不够深入，以PVA为基质的巴布膏剂产品不多,但也有了一些文献报道。研究表明，巴布膏剂的粘合剂中，聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮对巴布膏皮肤黏附性有明显的改善
。此外，因为巴布膏剂是以水溶性高分子化合物或亲水性物质为基质,所以聚乙烯醇也可作巴布膏剂的骨架(载体)材料,承载药物,防止药物逸散。例如五倍子巴布剂,主要基质的配比为PVA∶PVP(聚乙烯吡咯烷酮)∶填充剂=2∶1.5∶2,制得的五倍子巴布剂粘性、剥离性、稳定性均良好,临床使用方便,无刺激与致敏性。其他如杏钱巴布剂、五行散、巴布剂等,也选用了PVA作为主要基质。随着对巴布膏剂研究的不断深入,相信PVA在巴布膏剂中会得到更广泛的应用。3.2用作膜剂的成膜材料
PVA是一种良好的成膜材料，广泛用于膜剂、涂膜剂中。膜剂是药物溶解或混悬于合成材料(如PVA)或天然材料(如明胶)中,经涂膜干燥、分剂量而制成的一种含药薄膜。例如以替硝唑和中药紫草、当归提取物为主要成分, PVA17-88及CMC-Na 为成膜材料制成的口腔膜剂,其涂膜性、膜韧性均适宜, 成品不翻卷、不易脱落。有实验表明:聚乙烯醇的成膜性好于其他的成膜材料，成膜材料形成的骨架不溶解，从而延长了膜剂在口腔中的停留时间, 也起到缓释药物的作用。其他如芦荟膜剂、丹皮酚口腔药膜、双黄连膜剂等也选用了PVA作成膜材料。涂膜剂, 为采用有机溶剂溶解成膜材料(如火棉胶)或采用其他成膜材料与药物制成的一种外用剂型。中药涂膜剂是近年来中药制剂领域中研制开发的一种新剂型,其特点是:制备工艺简单；使用时涂于患处,形成药膜保护创面,且耐磨性能良好,不易脱落；不需包扎,容易洗脱而不污染衣服,患者乐于接受。膜的形成减少了皮肤表面水分的蒸发,以促进药物透过角质层缓慢释放,更好地发挥治疗作用
。涂膜剂的成膜材料种类很多,应用较广泛的是PVA类,国内一般使用的PVA型号为05-88,17-88,124等3种规格。复方喜树碱涂膜剂是以PVA和羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为成膜材料制成的。以PVA05-88为成膜材料制备的土槿皮涂膜剂,性质稳定,涂在皮肤上能迅速成膜,膜片不易脱落,且PVA可直接与中药醇提液以任意比例混合。涂膜剂不仅应用于外科,还为“内病外治”开辟了一条新途径。3.3在凝胶型制剂中作基质
聚乙烯醇是一种良好的凝胶材料，广泛用于凝胶剂的制备中。凝胶又名胶冻,其基质是由天然或合成的水溶性高分子物质组成。凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶、醇凝胶和气凝胶等。高分子水凝胶是线性高分子链通过交联形成三维网状结构, 再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质
[7]，而水凝胶基质可增加皮肤角质层的水合程度，促进药物的皮肤渗透。又因为它是由水溶性分子经过交联后形成的，能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。所以除了具备一般水凝胶的性能外, 还凭借低毒性、机械性能良好、吸水量大和生物相容性好等优点备受人们青睐。凝胶用于药物制剂,可以延长药物与病灶部位的接触时间,有利于提高药物的利用度；当凝胶材料与水或消化液接触时,形成凝胶屏障而具有控释作用。当凝胶材料与水或消化液接触时,形成凝胶屏障而具有控释作用。PVA是水溶性和吸水易溶胀的聚合物,且升高温度对PVA膜的遇水溶胀起到一定促进作用[8]。在37℃下,水解度为96(mol)%和97.5(mol)% PVA,其体积膨胀率可达到500%,且它的膨胀能受溶胀控制剂的抑制，因此,可将其制成溶胀控释给药系统。该控释系统的释药速率由药片中PVA的含量、溶胀控制剂的含量、药片的包覆膜的组分和包封情况决定。在药物释放的开始阶段,药物的释放速率由膜的渗透性决定,当膜因PVA溶胀而胀破后,药物的释放速率由PVA基质控制。另外，可以采用互穿网络技术合成互穿网络水凝胶IPN(HPCHS-PVA）。经研究表明，互穿网络水凝胶具有良好的pH及温度敏感性,并且对模型药物利巴韦林具有良好的控制释放作用,有可能作为载体用于药物释放的智能控制。采用CMC-Na 和PVA-124 作为混合型亲水性凝胶基质制得的丹皮酚凝胶,涂展性好、凝胶与皮肤表面能很好地藕合、能形成弹性膜、使用舒适、药物稳定性好并有缓释作用。以明胶、琼脂、淀粉、CMC-Na等制成的凝胶型制剂,一般均有成品成型性差或韧弹性不够等缺点,而用聚乙烯醇凝胶作为载体,制备的止咳祛痰贴膏(咳泰),具有优良的成型性、脱模性、充填性、韧弹性等优点,聚乙烯醇凝胶可望成为凝胶型制剂的优良载体。3.4片剂的骨架材料
PVA因其综合性能优良，也被经常用来制作部分片剂的骨架材料，其在缓释、控释药物方面有显著的表现。近几年以来，人们利用热、反复冷冻以及醛化等交联手段相继制备不溶性PVA凝胶，反复研究了其在药物控制释放、经皮吸收等方面的机理，虽然研究还不够深入具体，但已经为聚乙烯醇在药学领域的缓释控释应用开辟了极为广泛的前景，也为解决胰岛素不能口服给药等一系列的难题提供了技术条件，相信不久的将来，PVA骨架的应用将是一大热门。3.5其他剂型
PVA是较理想的助悬剂、增黏剂以及增稠剂，在各种眼用制剂中应用广泛，浓度在0.25%-3.0%范围内，可以起到润滑剂、保护剂的作用，显著延长药物与眼组织的接触时间。此外，通过聚乙烯醇中活泼氢-OH的反应活性，通过共价键或离子键的方式，将药物分子紧紧结合到聚乙烯醇的侧链上，制得高分子-药物结合物，增强代谢，降低毒副作用。同时，也可用于软膏、糊剂、发型胶。因为PVA无毒且具有优良的粘接性能,在药物制剂的生产和研究中,也常被用来作片剂的粘合剂。据报道，适量的硼砂作为交联剂对于聚乙烯醇粘合剂和聚乙烯醇缩甲醛粘合剂具有很强的增稠作用,并可使这类粘合剂的粘合力大大增加4 展望
目前, 应用于制剂领域的PVA规格不多,PVA在药学领域的应用,也还主要集中在某些外用剂型。但是随着研究的进一步深入与拓展,以及医学尤其是药学领域剂型、药效需求不断提高不断发展。
4.1在渗透泵型控释制剂中的应用
我们可以利用渗透压原理制备口服渗透泵片和渗透植入剂,它们均基本符合在患者体内零级恒速释放药物的要求,也是迄今为止,控释制剂中最为理想的一种[11]
[9]。，PVA在药学现代化的应用渠道也会随之不断翻新。美国在1970年已有商品名为OROS的渗透泵片剂上市。除药物外,组成渗透泵片的材料还需要半透膜包衣材料等。选择适宜规格的PVA,使其本身无活性、在胃肠液中不溶解、易成膜、对水有渗透性但不能透过离子或药物,即能作为渗透泵片的优良的半透膜包衣材料。对合成药的渗透泵型控释制剂,国内外已有较多研究。4.2制备载药微球
我们可以采用乳化聚合法制备的5-氟尿嘧啶(5-Fu)PVA微球。此外,在酸催化条件下，可以利用不同浓度的戊二醛来制备不同交联密度PVA 载药微球。这样，就可以通过改变交联密度来达到控制微球释药速率的目的。这种微球成球性良好,表面光滑,无豁连,具有良好的分散性和单分散性。随着PVA浓度增大,其豁度增大,微球粒度增大；PVA浓度越高,微球粒径均方差越大,微球单分散性变差
。尽管药学领域PVA微球技术尚不成熟，但是合成药物PVA微球的制备研究,为制备PVA 微球提供了可借鉴的经验。4.3制备载药微胶囊
微胶囊是指把分散的固体物质、液滴或气体完全包封在一层致密膜中形成微胶囊,使进入体内的药片在胃或肠中适时发生最佳疗效,避免服用一些水溶性药物后过早发生作用。通常致密膜是由天然或合成高分子材料制成 ,作为药物载体材料的PVA就是一类常用的致密膜材料4.4制备PVA溶胀控释系统
鉴于PVA为吸水易溶胀的特点,可将制成溶胀控释给药系统。这种控释系统的释药速率由药片中PVA的含量、溶胀控制剂的含量、药片的包覆膜的组分和包封情况决定。在药物释放的开始阶段, 药物的释放速率由膜的渗透性决定,当膜因PVA溶胀而胀破后,药物的释放速率由PVA基质控制，且与浓度梯度有一定关系。值得注意的是，该给药系统几乎以零级恒速释放药物溶液；给药一段时间之后,药物即能达到迅速释放的效果；且从实验数据看来，在患者体内可显示并维持长效而平稳的血药浓度。这就意味着PVA溶胀控释系统极有可能成为长效型制剂。从这个角度来看，PVA溶胀控释给药系统无疑为制备现代化药物剂型开辟了新的道路。5结束语
经过短短几十年的研究,聚乙烯醇在药学领域的应用已经得到了相当大的发展。目前看来，也已经成为世界上产量最大的水溶性聚合物
[12]。
。而且，也得益于PVA制造技术的不断革新,其应用领逐渐从药学领域开始扩展到食品领域，正在越来越多、越来越广泛地服务于广大人民。但归根结底PVA还是在药学领域的应用前景更引人注目，令人格外期待。
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