ПОЛІВІНІЛОВИЙ СПИРТ

ПОЛІВІНІЛОВИЙ СПИРТ, ПВС, Polyvinil alcohol (USP); Poly(vinylis acetas) (PhEur); Erhenol homopolymer (CAS № 9002–89–5); син.: Polyvinol, PVA, vinil alcohol polymer — синтетичний водорозчинний полімер аліфатичного ряду, що має гідроксильні групи і належить до полімерів і співполімерів вінілацетату. Має формулу (С2Н4О)n.

Polivinilovuj_spurt_1.ai

де n — число структурних одиниць мономерів у макромолекулі (коефіцієнт або ступінь полімеризації). Цінність для комерційної придатності олігомерів знаходиться в межах 500–5000, що відповідає мол. м. приблизно 20 000–200 000 (таблиця).

Таблиця. Комерційні види ПВС

Вид Мол. м. Динамічна в’язкість 4% водного розчину при 20 оС, мПа · с
Низька в’язкість ~20 000 4,0–7,0
Середня в’язкість ~130 000 21,0–33,0
Висока в’язкість ~200 000 40,0–65,0

Одержують ПВС методом гідролізу полівінілацетату, найчастіше дією розчину натрію гідроксиду в метанолі.

Polivinilovuj_spurt_2.ai

Після відділення осаду його промивають водою, висушують. За фізико-хімічними властивостями розрізняють кілька марок повністю омиленого та частково омиленого продукту. Крім того, кожна марка може вироблятися вищого та першого ґатунку. ПВС являє собою гранульований порошок білого або слабко-жовтуватого кольору, нерозчинний в одноатомних низькомолекулярних спиртах і органічних розчинниках, розчинний у воді при нагріванні. Тпл =228 ˚С (для повністю гідролізованої форми і 180–190 ˚С — для частково гідролізованої форми); коефіцієнт заломлення [α]20D =1,49–1,53; питома щільність — 1,19–1,31 для твердої речовини при 25 ˚С і 1,02 — для 10% водного розчину при 25 ˚С; питома теплопровідність — 0,4 кал/г. Фізико-механічні властивості та в’язкість водних розчинів полімеру дуже залежать від його мол. м. (див. таблицю) та вмісту вінілацетатних ланок. ПВС, що має <3% залишкових ацетатних груп, не розчиняється в холодній воді (лише набрякає), але розчиняється при нагріванні до 80–85 ˚С. Для розчинення ПВС необхідне подрібнення порошку (при розчиненні суміш нагрівається до ≈90 ˚С). Іншими розчинниками, які розчиняють ПВС при нагріванні, є диметилсульфоксид, диметилформамід, гліколі, гліцерин. Розчинність у холодній воді значно збільшується при додаванні інших полімерів, розчинних у воді (карбоксиметилцелюлози, ПЕГ, крохмалю, декстрину та желатину). При додаванні гліцерину збільшуються еластичні властивості. 4% водний розчин ПВС має рН 5,0–8,0. В’язкість водних розчинів помітно збільшується при додаванні тетраборату натрію. В’язкість 8% водного розчину через 4 доби зберігання збільшується у 2 рази, а при більш тривалому зберіганні він структурується і перетворюється на гель. Цей процес значно прискорюється при зниженні температури зберігання, підвищенні концентрації та мол. м. полімеру. При нагріванні на повітрі ПВС спочатку набуває жовтого кольору, не плавлячись, а потім темніє. Цей процес супроводжується термоокиснювальною деструкцією, що призводить до розриву макромолекул. Більш високомолекулярні полімери значно легше піддаються термоокиснювальній деструкції. ПВС починає розкладатись при температурі нижче Тпл. Термоокиснювальна деструкція проходить у кілька стадій: створення гідроперекисів, дегідратації й створення хромоформних груп, поява ненасиченості та карбонільних груп. ПВС має високу реакційну здатність, зумовлену наявністю гідроксильних груп. У водних розчинах полімер здатний створювати комплекси з йодом, борною кислотою та їх похідними, солями різних металів і органічних сполук. Водний розчин ПВС при додаванні тетраборату натрію легко перетворюється на гідрогель унаслідок утворення міжмолекулярної хелатної сполуки, взаємодіючи гідроксильними групами з борат-іонами:

Polivinilovuj_spurt_3.ai

Гідрогелі — слабкозшиті, дуже набряклі системи, що містять до 95% води.

У виробництві ліків ПВС застосовують як дезінтоксикатор, емульгатор, загущувач і стабілізатор суспензій, пролонгатор дії АФІ, плівкоутворювач для капсул і таблеток, складовий компонент мазевих основ тощо. Зазвичай він використовується в такій концентрації: емульсії — 0,5%; очні ЛП — 0,25–30,0%; лосьйони для зовнішнього застосування — 2,5%. ПВС використовується в штучних сльозових розчинах і розчинах для контактних лінз, для змазування, в ЛП з контрольованим вивільненням АФІ, в трансдермальних ЛП. Склеювальні властивості 5% водних розчинів ПВС вищі, ніж у крохмального клейстеру. За наявності ПВС підвищується міцність таблеток, але в сухому порошкоподібному вигляді полімер не виявляє зв’язувальної дії. Низькомолекулярний (мол. м. 10 000±2000) 3% розчин в ізотонічному (0,9%) розчині натрію хлориду застосовують під торговою назвою Полідез, який є дезінтоксикатором при багатьох хворобах (перитоніт, ушкодження печінки, опіки і сепсис, інші септичні стани, панкреатит, холецистит тощо). За механізмом дії він близький до Гемодезу (6% водно-сольовий розчин низькомолекулярного ПВП), повністю виводиться нирками протягом доби. 2,5–10% розчини ПВС зумовлюють пролонгувальну дію антибіотиків, які застосовуються в офтальмологічній практиці, за рахунок створення легкорухомих комплексів за допомогою водневих зв’язків. Водні розчини ПВС у комбінації з антибіотиками забезпечують більш високу концентрацію й термін знаходження в тканинах, ніж інші лікарські форми (мазі, водні розчини) з антибіотиками. ПВС зумовлює пролонгувальну дію пілокарпіну, гоматропіну, скополаміну, атропіну, сульфапіридазину натрію, преднізолону, дексаметазону та інших АФІ.

Особливо важливе значення мають тиксотропні гелі ПВС, які мають здатність плавитись при нагріванні та застигати при охолодженні. Їх отримують при взаємодії водних розчинів ПВС і різних сполук бору, йоду та інших зшивальних добавок. Останні створюють між ланцюгами макромолекул полімеру нестійкі зв’язки та просторову сітку, перетворюючи розчин на желеподібну масу. Тпл гелю можна регулювати, змінюючи співвідношення інгредієнтів, концентрацію і в’язкість ПВС. Гелі розплавляються при 50–70 ˚С і застигають при 30–45 ˚С. Швидкість їх розсмоктування в організмі регулюють шляхом використання полімерів різної мол. м., а також застосовуючи різні технологічні прийоми.

При додаванні до водного розчину ПВС розчину йоду в йодиді калію отримують комплекс синього кольору, який позбавлений подразливої дії, але зберігає притаманну йоду бактерицидну дію й знаходить широке застосування в медицині та ветеринарії. Такі ж властивості має полімер йодинолборат, до його складу входять два антисептики — йод і борна кислота, які при іммобілізації на ПВС втрачають свої негативні якості (подразнення, токсичність), але зберігають антисептичну дію протягом тривалого часу, яка вища за дію нітрату срібла і деяких антибіотиків. У структуру гелю ПВС можливе включення новокаїну, морфоцикліну, гепарину та інших діючих речовин. Так, реакцію приєднання натрію гепарину у водному розчині ПВС з рН 4,0 здійснюють з використанням зшивального агента глутарового альдегіду і отримують ковалентно зшитий інсулін — гідрогель.

Успішне використання ПВС як пролонгатора дії антибіотиків дозволило отримати очні плівки з антибіотиками та іншими АФІ. Плівки не тільки мають пролонговану дію, але й легко піддаються регулюванню їх еластичних властивостей; з них добре вивільняються й всмоктуються діючі речовини, а тому вони є більш ефективними, ніж очні краплі та мазі. Слід зазначити, що на сьогодні близько 20% ПВС, отриманого у виробництві, використовується для одержання пакувальної плівки. Плівка на основі ПВС характеризується прозорістю, відсутністю токсичності, хімічною стійкістю та міцністю. Змінюючи природу (вид) і кількість пластифікатора, можна отримувати плівку різної еластичності та міцності. Для покращання механічних властивостей плівки найчастіше використовують гліцерин, а для надання антисептичних властивостей плівці вводять йод (йодовані ПВС плівки), ацетилпіридинію бромід або інші придатні для цього речовини. Плівки використовуються для пакування фармацевтичних препаратів та харчових продуктів. У плівку не рекомендується пакувати кислоти, луги і речовини, що утворюють гелі з ПВС (борна кислота, бура, деякі барвники).

Незважаючи на те що ПВС давно використовується в медичній практиці як кровозамінник та дезінтоксикатор, його фармакологічні та токсикологічні властивості ще не достатньо вивчені, при парентеральному введенні розчини не завжди є індиферентними для організму, ПВС ушкоджує нирки та органи зору. Це явище залишається все ще недостатньо вивченим залежно від способу виробництва ПВС та вмісту домішок (мономерів). Установлений певний зв’язок між біологічною активністю ПВС та його мол. м. За інших рівних умов зразки полімеру з мол. м. >30 000 мають більшу біологічну активність, яка зростає у свою чергу із збільшенням кількості більш високомолекулярної фракції. Найбільший зв’язок між біологічною активністю і властивостями ПВС характеризує здатність зразків до гелеутворення. Останнім часом розроблена технологія виробництва ПВС, яка забезпечує відсутність токсикологічних властивостей кінцевого продукту. Такий низькомолекулярний медичний ПВС і дозволений до використання.

Допоміжні речовини (Настанова 42–3.6:2004). — К., 2004; Жогло Ф., Возняк В., Попович В. та ін. Допоміжні речовини та їх застосування в технології лікарських форм. — Львів, 1996; Полимеры в фармации / Под ред. А.И. Тенцовой и М.Т. Алюшина. — М., 1985; Фармацевтичні та медико-біологічні аспекти ліків / За ред. проф. І.М. Перцева. — Вінниця, 2007; Тhanoo B.C., Sunny M.C., Jayakrishnan A. Controled release oral drugs from crosslinked polyvinil alcohol microspheres // J. Pharm. Pharmacol. — 1993. — № 45; Handbook of Pharmaceutical Excipiets / Edit by R.C. Rowe, P.J. Sheskey, S.C. Owen. — London-Chicago, 2006.