英文名Microcrystalline Cellulose縮寫為MCC，它是纖維素經(jīng)過無機酸水解形成的低聚合度和一定結(jié)晶度的纖維素粉末。1875年Girard首先將纖維素用稀酸水解后的固體產(chǎn)物命名為“水解纖維素”， 因此也可以籠統(tǒng)地說微晶纖維素就是水解了的纖維素，但就其化學(xué)和物理性質(zhì)來講，微晶纖維素比原纖維素有三個明顯的不同特征：
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引言
作者：劉巴寧 段民英 高強 （原創(chuàng)）
來源：東辰制藥 優(yōu)普惠藥品股份
摘要：纖維、纖維素、微晶纖維素及納米微晶纖維素的概念進行淺析和梳理，并就其用途和它們之間的脈絡(luò)關(guān)系進行綜述。
關(guān)鍵詞：纖維素 微晶纖維素
纖 維
英文名Fiber，是指連續(xù)或不連續(xù)的細絲狀物質(zhì)。根據(jù)纖維的來源可分為植物纖維、動物纖維、礦物纖維和人工化學(xué)合成纖維四類。
植物纖維是指由植物的種籽、果實、莖干、葉等得到的纖維，如棉，木棉，亞麻、黃麻、羅布麻，劍麻、蕉麻，禾稻玉米高粱秸稈，蔗渣，竹纖維，椰子棕櫚纖維等,植物纖維的主要化學(xué)成份是纖維素和木質(zhì)素等，故植物纖維也稱纖維素纖維。
動物纖維是指動物的毛絨或昆蟲分泌的絲，如羊毛、兔毛、駱駝毛、牦牛絨，雞、鴨絨，蜘蛛絲，蠶絲等。動物纖維的主要化學(xué)成份是蛋白質(zhì)，故動物纖維也稱蛋白質(zhì)纖維。
礦物纖維是指從纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物巖石中獲得的纖維，主要化學(xué)成份為各種氧化物如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等，主要來源為溫石棉，青石棉，玻璃纖維，碳纖維等。
人工化學(xué)合成纖維是指從一些本身并不含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石等為合成材料單元，用化學(xué)合成或機械加工的方法制成的纖維，其化學(xué)組成和天然纖維完全不同。如聚酯纖維（滌綸）、聚酰胺纖維（尼龍）、聚乙烯醇纖維（維綸）、聚丙烯腈纖維（腈綸）、聚丙烯纖維（丙綸）、聚氯乙烯纖維（氯綸）等高分子材料。故也稱為化纖。
纖 維 素
英文名cellulose，也可翻譯為細胞壁質(zhì)，是一種細胞（Cell）壁構(gòu)成成份，有些細菌或藻類細胞也都有細胞壁因此也含有纖維素，簡單的說纖維素是由葡萄糖小分子在細胞內(nèi)壁經(jīng)細胞生物化學(xué)復(fù)雜反應(yīng)過程聚合而成的多糖類大分子聚合物。至于這種聚合物在植物細胞體內(nèi)是如何合成的，其分子生物學(xué)機理目前還不十分清楚，纖維素不溶于水及一般有機溶劑。
關(guān)于纖維素的發(fā)現(xiàn)最早可追溯到1838年，英國Anselmenpayen等人對植物的細胞壁進行觀察和分析發(fā)現(xiàn)，所有植物細胞壁內(nèi)都會含有同樣一種物質(zhì)，隨后對這種物質(zhì)進行化學(xué)元素和分子結(jié)構(gòu)式測定分析，確定該物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)為：D-吡喃葡萄糖環(huán)以?-1，4-糖苷鍵結(jié)合的方式，呈C1椅式立體構(gòu)像鏈接形成的線性有機高分子多糖聚合物，分子式為（C6H10O5）n(其中n為聚合度)，并命名為Cellulose中文譯作纖維素。
纖維素根據(jù)其溶解性不同，又可分為α-纖維素（α-cellulose）、?-纖維素（?-cellulose）和?-纖維素（?-cellulose），其中α-纖維素是指不能用17.5%的NaOH溶解提取的部分，而?-纖維素（?-cellulose）和?-纖維素（?-cellulose）則是尚未合成完畢的含有其它多糖側(cè)鏈的半纖維素。大部分α-纖維素具有明晰的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而?-纖維素（?-cellulose）和?-纖維素（?-cellulose）結(jié)晶結(jié)構(gòu)不明晰。
自然界中棉花的纖維素含量接近100%，屬自然界中最純纖維素植物源，而一般木材中，纖維素占40～50%，還有10～30%的半纖維素（?和?）和20～30%的木質(zhì)素及果膠等。可以說纖維素是目前地球上含量最豐富的天然有機高分子物質(zhì)，據(jù)估算每年僅植物光合作用所產(chǎn)生的纖維素就可高達1.5X1012噸，是一種取之不盡用之不竭可再生，可降解無污染并與生命物質(zhì)可高度相容的天然高分子物質(zhì)，其利用價值已超過石油，被認為是未來世界能源和化工領(lǐng)域的主要原材料。
微晶纖維素
英文名Microcrystalline Cellulose縮寫為MCC，它是纖維素經(jīng)過無機酸水解形成的低聚合度和一定結(jié)晶度的纖維素粉末。1875年Girard首先將纖維素用稀酸水解后的固體產(chǎn)物命名為“水解纖維素”， 因此也可以籠統(tǒng)地說微晶纖維素就是水解了的纖維素，但就其化學(xué)和物理性質(zhì)來講，微晶纖維素比原纖維素有三個明顯的不同特征：
1） 微晶纖維素的平均聚合度達極限聚合度DP約15-375，而且由于水解斷鏈作用使得其分子量更小。
2） 微晶纖維素具有纖維素I的晶格特征（晶胞中心與四角子鏈按同一方向排列），使其結(jié)晶度明顯高于原纖維素。
3） 微晶纖維素還具有更強的吸水性。
由于微晶纖維素具備這些不同特征，因此賦予了其廣泛的用途，尤其在制藥工業(yè)中已成為固體制劑如片劑、顆粒劑、膠囊劑及緩控釋劑中最常用最經(jīng)典的輔料。從技術(shù)角度評價，用于描述微晶纖維素性能和質(zhì)量參數(shù)的指標(biāo)有很多，比如有：聚合度、結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)，吸水值、比表面積、粒徑大小及分布，休止角、堆密度等等。
由于本文篇幅的限制，就不在此贅述這些性能和質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)的概念和意義了?？傊?857年迄今對于微晶纖維素MCC的研究和應(yīng)用已有近143年的歷史，美國黏膠纖維公司于1957年率先研究出微晶纖維素的生產(chǎn)方法，于1961年獲得原始專利并工業(yè)化生產(chǎn)，同年美國FMC公司獲得MCC的生產(chǎn)權(quán)。由于不同原料來源，不同生產(chǎn)工藝和不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的微晶纖維素質(zhì)量有很大差異，因此也產(chǎn)生了眾多的不同型號的微晶纖維素，這給使用者造成許多困惑，這可能是將來需要解決的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的問題。
目前國內(nèi)外具有較強競爭實力的企業(yè)和品牌有：德國的JRS公司、日本的ASAHI（旭化成株式會社）、美國的FMC公司、中國山東阿華制藥、 中國安徽山河、中國珠海東辰制藥等。其中美國FMC是生產(chǎn)微晶纖維素的龍頭老大，他們的品牌有PH101、PH102、PH103、PH301、PH112、PH200等，其中PH200可以直接粉末壓片；日本ASAHI有AVICEL品牌系列及KG-801、KG-802、KG-1000、PH-F20JP系列等；不過題外話是：AVICEL品牌是美國FMC公司的注冊商標(biāo)，它是日本旭化成公司同美國FMC達成技術(shù)合作而獲取的除FMC以外獨占制造、銷售的微晶纖維素產(chǎn)品。國內(nèi)山東阿華制藥已有PH101、PH102、PH103、PH301、PH105等；
珠海東辰制藥有限公司是輔料界后發(fā)企業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)起點定位高，規(guī)格更齊全，性能更優(yōu)異，現(xiàn)已有微晶纖維素TC系列、TF系列、TLF系列、TL系列等高質(zhì)量規(guī)格的微晶纖維素。
TF系列是為解決低成形性API粉體的壓片、API高劑量處方問題而設(shè)計的具有超高可壓性的MCC系列，其型號有TF515、TF515L、TF525、TF525L。
TC系列則具有優(yōu)異的藥物吸附力，與藥物及其它粉體有良好的混合均一性，可以解決小劑量API成分混合不均勻難題，同時其良好的流動性可減小片重差異，目前型號比較齊全有：TC101、TC102、TC103、TC105、TC301、TC302、TC302L、TC112、TC200、TC200XL、TC200LD、TC200HD等。
TLF系列是珠海東辰制藥公司最新生產(chǎn)的為解決低成形性API粉體的壓片和API高劑量處方具備較好的流動性和成形性的系列產(chǎn)品，超出MCC通用型號TC101很多，目前型號有TLF525、TLF935、TLF935L。TP系列是微晶纖維素制得微丸芯，具備較高的真球度、機械強度及吸水率，是緩釋、控釋及其他微丸制劑的空白核心，目前型號有TP50、TP102、TP203、TP305、TP507、TP708、TP8100等。
TL系列有更高的流動性，可以幫助解決粘性附著力較強的API粉體在高劑量處方條件下片劑生產(chǎn)過程中的混合不均勻，片重差異較大的問題，目前型號有TL965。
總之，微晶纖維素的應(yīng)用非常廣泛，除了大量應(yīng)用于制藥外，還在食品飲料，日用化工中廣泛應(yīng)用，而且新的用途研究也方興未艾，如美國生產(chǎn)一種穩(wěn)定的水溶乳膠性微晶纖維素用于防化防輻射的防護涂層，另外據(jù)報道美國還生產(chǎn)一種商品名為Anvory的微晶纖維素，有很高密度，熱溶解后可生成與碳、石墨、金剛石相似結(jié)構(gòu)的牢固固體物質(zhì)，非常有應(yīng)用前景。
美國是目前世界微晶纖維素最大生產(chǎn)國，其次為巴西和日本，我國自2008年后在微晶纖維素的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用方面也迅速得到發(fā)展，呈現(xiàn)出強勁發(fā)展和競爭勢頭，特別是在納米微晶纖維素的研究和開發(fā)方面我國已站在國際前沿，許多高校和科研機構(gòu)及企業(yè)都參與到了其中。
納米微晶纖維素
英文名Nanocrystalline Cellulose 縮寫為NCC。是指天然植物纖維素在一定條件下經(jīng)過水解和化學(xué)蝕刻得到的聚合度達極限聚合度、大小尺寸在納米級別的微晶纖維素產(chǎn)品，NCC產(chǎn)品外觀形態(tài)呈針狀，直徑在1-30nm，長度在100-300nm之間，從聚合度上看，NCC比MCC聚合度更低（n值一般低于100），從結(jié)晶度上看，NCC比MCC結(jié)晶度更高，因此，從某種意義上講，NCC是粒徑尺寸更小，聚合度更低，結(jié)晶度更高的MCC。通常人們所說的納米纖維素包括：納米微晶纖維素（NCC）、納纖化纖維素（Nanofibrillated cellulose NFC）、微纖化纖維素（Microfibrillated cellulose MFC ）和細菌纖維素（Bacterial cellulose BC）。
NFC主要通過TEMPO誘導(dǎo)氧化和機械處理得到的直徑在納米尺度范圍內(nèi)的纖維素材料，目前主要應(yīng)用于復(fù)合膜、紙和紙板添加，吸附劑等領(lǐng)域；
MFC是天然木質(zhì)纖維通過化學(xué)或物理機械處理得到的直徑在微米和亞微米尺寸的纖維素材料，與傳統(tǒng)的紙漿和植物纖維素有顯著區(qū)別，就是它更接近于納纖化纖維素，國外斯道拉恩索集團公司已有相關(guān)產(chǎn)品上市，但目前報道資料還較少。
BC則是細菌在培養(yǎng)過程中形成的白色凝膠狀纖維膜，其分子結(jié)構(gòu)與天然纖維素相同，具有較高的結(jié)晶度，高吸水性，高彈性模量等特性，也是近年來國際新型醫(yī)學(xué)材料的研究熱點。
總之納米微晶纖維素（NCC）除了具備微晶纖維素（MCC）特點和優(yōu)點外，還具備納米材料的高比表面活性，小尺寸效應(yīng)，光量子學(xué)效應(yīng)，電子效應(yīng)及高化學(xué)反應(yīng)活性，其應(yīng)用研究亦方興未艾，相信不遠的將來NCC在生物醫(yī)學(xué)，航空航天及軍事工業(yè)方面更具廣闊前景。
從以上纖維、纖維素、微晶纖維素和納米晶纖維素概念和定義中的英文名稱不難發(fā)現(xiàn)，MCC、NCC均來源于Cellulose,它們是Cellulose水解或蝕刻產(chǎn)物，就其化學(xué)本質(zhì)而言二者都還是Cellulose,但其性能就非Celluose所能匹及的了；換句話說MCC和NCC是水解解聚了的小分子量的Cellulose ，而NCC則是是粒徑尺寸更小，聚合度更低，結(jié)晶度更高的MCC。這就是它們?nèi)咧g的內(nèi)在邏輯或脈絡(luò)關(guān)系。
總之Cellulose的直接生產(chǎn)者是地球上最為豐富的植物資源，只要有光合作用就會有廣袤生長的植被，那么Cellulose就取之不盡，用之不竭，因此Cellulose的天然性，可再生性，可水解或者說可降解性及降解產(chǎn)物NCC和MCC性能特殊性和廣泛應(yīng)用性真的可以說是大自然給預(yù)人類的賜福產(chǎn)物，為此珠海東辰制藥有限公司人將投入全部身心致力于MCC、NCC的進一步應(yīng)用研究和開發(fā)，最大限度地造福于人類。
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