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【集萃网观察】海藻酸钠，一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。1881年，英国化学家E.C.Stanford首先对褐色海藻中的海藻酸盐提取物进行科学研究。他发现该褐藻酸的提取物具有几种很有趣的特性，它具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力。基于此，他提出了几项工业化生产的申请。但是，海藻酸盐直到50年之后才进行大规模工业化生产。商业化生产始于1927年，现在全世界每年约生产30000吨，其中30％用于食品工业，剩下的用于其它工业，制药业和牙科。
海藻酸盐的来源
海藻类植物主要分为四组：绿藻或绿藻纲，蓝绿藻或蓝藻纲，褐藻或褐藻纲，红藻或红藻纲。大部分褐藻是海藻酸盐的潜在来源。海藻酸盐是最丰富的海洋生物高聚物，也是世上仅次于纤维素的最丰富生物高聚物。主要的商业来源为泡叶藻、公牛藻、昆布属植物、巨藻、马尾藻类海草和喇叭藻。这些物种中，最主要的为昆布属植物，巨藻和泡叶藻。细菌海藻酸盐也是从固氮菌和几种假单胞菌种类中提取出来的。
海藻酸钠的化学性质
海藻酸钠(C6H7O8Na)n主要由海藻酸的钠盐组成，由a-L-甘露糖醛酸(M单元)与b-D-古罗糖醛酸(G单元)依靠1,4-糖苷键连接并由不同GGGMMM片段组成的共聚物。
性状
海藻酸钠的组成和顺序结构可由高分辨率的1H和13C核磁共振波谱仪（NMR）测出，这用于确定单细胞频率及二重对称和三重对称的频率。海藻酸钠是古罗糖酸（G）和甘露糖醛酸（M）残基通过1：4糖苷键形成的共聚物。见表1（Smidsrod等，1996）。G和M酸的浓度（G：M比率）决定了不同的结构和生物相容性等特性。
衍生于海藻的多糖－海藻酸钠，琼脂、角叉胶和帚叉藻胶能在特定的条件下形成凝胶。海藻酸钠的溶液可以与很多二价和三价阳离子反应形成凝胶；凝胶可以在室温或任何高于100℃的温度条件下形成，加热也不融化。海藻酸微球可通过挤压含所需蛋白质的海藻酸钠溶液制备，以小滴的形式进入二价阳离子如Ca2+、Sr2+或Ba2+等交联的溶液而制备。单价阳离子和Mg2+不能形成凝胶，而Ba2+和Sr2+所形成的凝胶比Ca2+形成的凝胶性能更强。其它二价阳离子如：Pb2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Zn2+和Mn2+等也可以形成海藻酸钠交联凝胶，但因具有毒性使其应用受限。
共聚物的凝胶化和交联主要通过古罗糖酸的钠离子与二价阳离子交换而得。二价钙离子在羧基部位进行离子取代，另一侧链海藻酸也可与钙离子相连，从而形成交连，在此钙离子与两条海藻酸钠键相连。钙离子有助于把分子聚集在一起，而分子聚合的本性和它们的聚合更加固了约束的钙离子，这被称为协同结合。依此类推，协同结合的强度和选择性由其舒适性决定，包括包装在“盒子”里的“鸡蛋”的特定大小及围绕在鸡蛋周围盒子包装的层数。
粘性
海藻酸钠溶液的粘性具有假塑性，溶液越容易流动，则越容易搅动和抽取。除在很高的剪切速度外，该作用具有可逆性。海藻酸钠各种级别均可得，在20℃下1％的水溶液中，粘性变化范围为20～40厘泊（0.02到0.4Pa·s）。聚合电解质溶液的流变学取决于水溶液的离子强度，例如：提高海藻酸钠中强电解质比如NaCl的浓度到100mM，溶液的粘性会因改变了聚合物的构造而降低。各种海藻酸钠不同浓度下的粘性见表2。
分子量
海藻酸钠商品的分子量（Mw）通常象多糖一样，比较分散。因此，一种海藻酸钠的分子量通常代表该组所有分子的平均值。最常见的表达分子量的方式是平均数量（Mn）和平均重量（Mw）。这两个由下列公式定义：
这里Ni=具有特定分子重量Mi的分子数目，Wi=具有特定分子重量Mi的分子的重量。
在多分散性分子群中，通常Mw>Mn。Mw/Mn的系数为分散性指数，海藻酸钠商品的指数经典范围为1.5～2.5。最常用的决定分子量的方法为建立在内在粘性和光散射测定基础上计算而出的。
溶解性
海藻酸微溶于水，不溶于大部分有机溶剂。它溶于碱性溶液，使溶液具有粘性。海藻酸钠粉末遇水变湿，微粒的水合作用使其表面具有粘性。然后微粒迅速粘合在一起形成团块，团块很缓慢的完全水化并溶解。如果水中含有其它与海藻酸盐竞争水合的化合物，则海藻酸钠更难溶解于水中。水中的糖、淀粉或蛋白质会降低海藻酸钠的水合速率，混合时间有必要延长。单价阳离子的盐（如NaCl）在浓度高于0.5％时也会有类似的作用。海藻酸钠在1％的蒸馏水溶液中的pH值约为7.2。
稳定性
海藻酸钠具有吸湿性，平衡时所含水分的多少取决于相对湿度。干燥的海藻酸钠在密封良好的容器内于25℃及以下温度储存相当稳定。海藻酸钠溶液在pH5～9时稳定。聚合度（DP）和分子量与海藻酸钠溶液的粘性直接相关，储藏时粘性的降低可用来估量海藻酸钠去聚合的程度。高聚合度的海藻酸钠稳定性不及低聚合度的海藻酸钠。据报道海藻酸钠可经质子催化水解，该水解取决于时间、pH和温度。藻酸丙二醇酯溶液在室温下、pH3～4时稳定；pH小于2或大于6时，即使在室温下粘性也会很快降低。
免疫原性和生物相容性
海藻酸钠是一种天然、生物能降解的生物高聚物。海藻酸钠中发现的化学成分和促有丝分裂的杂质是海藻酸盐钠具有免疫原性的主要原因。很多报道显示植入海藻酸钠会产生纤维化反应。据知海藻酸钠可能含有热原、多酚、蛋白质和复杂的碳水化合物。多酚的存在很可能对固定化细胞有害，而热原、蛋白质和复杂的碳水化合物会诱使宿主产生免疫反应。
安全性和毒性
早在20世纪70年代，美国食品药品监督管理局（FDA）已授予海藻酸钠“公认安全物质”的称号。一般认为其无毒，无刺激。海藻酸钙凝胶对细胞无毒，因此适用于药物传输。
King等人（1983年）在1982年1月已列出39个国家允许使用海藻酸钠；这些国家中有3个国家尚未批准使用丙二醇酯。联合国/世界卫生组织食品和农业组织中食品添加剂联合专家委员会也发行了有关海藻酸钠的规定，推荐每天摄取一定量，海藻酸钠每天按体重摄取50mg/kg，藻酸丙二醇酯25mg/kg/d。无数的研究表明海藻酸钠用于食物是高度安全的。
海藻酸钠在药物制剂上的应用
海藻酸钠早在1938就已收入美国药典。海藻酸在1963年收入英国药典。海藻酸不溶于水，但放入水中会膨胀。因此，传统上，海藻酸钠用作片剂的粘合剂，而海藻酸用作速释片的崩解剂。然而，海藻酸钠对片剂性质的影响取决于处方中放入的量，并且在有些情况下，海藻酸钠可促进片剂的崩解。海藻酸钠可以在制粒的过程中加入，而不是在制粒后以粉末的形式加入，这样制作过程更简单。与使用淀粉相比，所制的成片机械强度更大。
海藻酸钠也用于悬浮液、凝胶和以脂肪和油类为基质的浓缩乳剂的生产中。海藻酸钠用于一些液体药物中，可增强粘性，改善固体的悬浮。藻酸丙二醇酯可改善乳剂的稳定性。控释药物传输系统在卫生保健中占很重要的地位。水溶性药物微粒从胶状介质中分离前的时间要最小化以确保载药量最大。然而，这对水不溶性药物并不重要。他们发现药物的释放与所用药物的溶解性有关。
一位研究者报道海藻酸凝胶微粒的溶胀具有pH敏感性，例如微粒在蒸馏水或酸性介质中（pH1.5KCl-HCl）无变化，而在pH7.0的磷酸盐缓冲液中迅速溶胀，尺寸变大。海藻酸钠对酸敏感的这个特性对药物很有用，可使药物免受胃酸的攻击，且在小肠中干凝胶溶胀可使药物以期望的速率释放。
另一位研究者通过将海藻酸钠在酸性条件下与戊二醛交联后倒入乙醇溶液中制备含双氯芬酸钠（微溶于水）的控释海藻酸钠小球。包埋率为30％～71％，其值取决于制备条件。小球制备时温度升高或与交联物质暴露时间延长，会使包埋率降低，药物释放时间延长。
