pH敏感性壳聚糖水凝胶微球的制备及载药性能研究

来源 :浙江海洋大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:jiaojiao82
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口服给药易受胃肠道pH、酶系统、肝脏首过效应等影响,导致药物利用度降低,从而影响治疗效果。利用pH敏感性水凝胶微球包裹药物可以有效解决上述问题。壳聚糖(Cs)、海藻酸钠(Alg)、羧甲基纤维素(CMC)具有良好的生物相容性,降解性以及pH敏感性,在金属离子(Ca2+,Fe3+,Zn2+等)作用下能迅速形成水凝胶,广泛应用于药物传递系统(DDS)。但是单一的载药微球机械性能差、亲水性强、吸水膨胀程度大,容易造成药物爆破释放,不能达到缓释、靶向给药的目的。本文运用化学改性和层层自组装(LbL)技术,通过金属离子交联的方法,制备了四种新型核壳式pH敏感性壳聚糖水凝胶载药微球,改善凝胶微球溶胀性和药物控释行为。同时,本文研究了凝胶微球的溶胀性,pH响应性及药物释放行为,着重讨论凝胶微球释药机制。主要研究内容和结果如下:1.为了改善载药微球的机械强度,利用羧甲基纤维素(CMC)在Fe3+易交联的特点,将抗菌性、稳定性强的氧化锌纳米粒(ZnO NPs)包裹于CMC微球中,然后通过Lb L方式,将Cs包裹在氧化锌/羧甲基纤维素微球(ZnO@CMC)外部,形成核壳式pH敏感氧化锌/羧甲基纤维素/壳聚糖复合凝胶微球(ZnO@CMC@Cs)。选择5-氟尿嘧啶(5-FU)为模型药物,研究了药物释放过程。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及热重分析(TGA)等,对ZnO@CMC@Cs进行了表征。讨论了各成分比例对ZnO@CMC@Cs溶胀性、药物装载率、模拟体外释药性的影响。结果表明,干燥的ZnO@CMC@Cs直径为0.51 mm,ZnO NPs能够均匀分散在CMC中,粒径达50100 nm。FT-IR显示Cs和CMC形成聚合电解质复合物(PECs),TGA表明ZnO@CMC@Cs稳定性强,不易分解。0.5%Zn O,3%CMC和1%Cs浓度下,装载率(LE)达43%;5-FU在8小时内累计释放率达到80%,模拟结肠液(SCF)中,药物释放明显快于模拟胃液(SGF)中。ZnO NPs和CMC是阻滞药物爆破释放,延长药物释放时间的决定性因素。2.为了改善单一Alg凝胶微球孔隙度,溶胀性和释药行为,利用Lb L原理,将Cs和卡拉胶(kC)依次包裹在Alg微球外部,形成双层外壳的核壳式复合凝胶微球,海藻酸钠/壳聚糖/卡拉胶(Alg/Cs/kC)。独特pH响应性微球装载抗癌药5-5-FU,达到结肠给药目的。用SEM、FT-IR及TGA对不同壳层的微球(Alg,Alg/Cs和Alg/Cs/kC)进行对比表征,并对三种凝胶微球进行溶胀性、药物装载率、模拟体外释药性能对比研究。结果表明,相反电荷的生物大分子(Alg和kC带负电荷,Cs带正电荷)形成了PECs,Alg/Cs/kC和Alg/Cs微球体积和表面空隙度较单一Alg微球小,干燥前后粒径差异明显。Cs和kC的包裹作用,导致装载率、溶胀率和药物释放速率明显下降。Alg/Cs/kC载药机械性,pH响应性显著提高,达到了缓释靶向给药的效果。3.为了提高Cs的亲水性,改善其作为药物载体的释药性,以甲壳质为原料,通过对苯醌和乙二胺进行修饰,制备得到氨基化壳聚糖(AmCs)。利用自组装原理,将其包裹于Alg微球外部,制备了海藻酸钠/氨基化壳聚糖复合凝胶微球(Alg@AmCs),以减缓微球溶胀性和延长药物释放。选取牛血清蛋白(BSA)作为药物模型,考察了装载BSA的凝胶微球在模拟胃肠液中的释放行为,并用SEM、FT-IR及TGA对Alg@AmCs微球进行了表征。结果显示,Alg@AmCs装载率高达82%,BSA起始浓度对装载率没有影响,凝胶微球的pH性能依赖于微球外部AmCs壳层浓度。SGF,BSA累计释放量较低,最高达33%,并且受AmCs浓度影响较小;SIF和SCF中,AmCs浓度为0.25%时,BSA累计释放量约为63%和86%;AmCs浓度从0.25%提高到2%时,Alg@AmCs稳定性增强。新型复合水凝胶微球Alg@AmCs具有良好的抗菌活性,生物降解性,胃肠中可以作为传递蛋白类药物的载体。4.为了提高Alg凝胶微球机械强度,通过化学改性制备了磷酸化海藻酸盐(PsAlg),并将壳聚糖(Cs)包裹于PsAlg微球外部,制备得到改性的磷酸化海藻酸钠/壳聚糖聚电解质复合微球(PsAlg@Cs)。通过改变CaCl2,磷酸(OPA)和Cs浓度,探讨了PsAlg@Cs的吸水能力。此外,还研究了PsAlg@Cs的抗菌活性、生物降解性、相容性和细胞毒性等。选取双氯芬酸钠(SD)作为药物模型,研究了不同pH下药物释放行为。结果显示,SD初始加入量对装载率(LE)没有影响,LE可达到75%以上,SGF中,SD仅释放45%,而在SIF和SCF中,释放率超过90%。生物学研究表明,PsAlg@Cs具有良好的生物降解性、相容性、低细胞毒性。
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