pH/温度双敏型介孔杂化材料在药物传输中的分形特征

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lshel
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近年来,随着对介孔二氧化硅纳米粒子作为药物缓释载体的研究,将具有pH敏感性,温度敏感性和光敏性等的聚合物包裹在介孔SiO2表面形成具有核壳结构特征的智能型介孔杂化材料表现出良好的临床应用前景。尽管智能型介孔杂化材料具有广阔的应用前景,但是其载药能力和控释机制仍有待进一步研究,特别是药物分子与聚合物以及介孔表面之间的相互作用力对药物装载能力和控释行为具有较大的影响。在此研究背景下,制备了一系列具有不同壳层厚度的pH/温度双重响应型纳米粒子和具有pH响应型空心聚合物球,并通过小角X射线散射技术(SAXS)得到其分形维数的演变,进而探究壳层厚度对药物传递系统的影响,本论文研究内容包括以下几个方面:1.以聚N-异丙基丙烯酰胺共聚丙烯酸[P(NIPAM-co-AA)]为壳,修饰碳碳双键的双模型介孔二氧化硅(BMMs)为核,通过调控聚合物包裹时间,制备不同壳层厚度的pH/温度双敏型P@BMMs复合纳米粒子。同时以布洛芬(IBU)为模型药物,通过SAXS技术详细考察了在不同的外部环境(pH/温度)下,不同壳层厚度对纳米粒子药物装载和控释行为的影响。研究结果表明,随着聚合物包裹时间的增加,纳米复合材料仍保持完整的球型形貌,分形由2.02增加至2.12,证明聚合物逐渐包裹至BMMs表面;同时,随着聚合物包裹时间的增加,纳米粒子的药物装载能力逐渐提高,分形特征从质量分形转化为表面分形,证明药物成功装载至介孔孔道;在不同条件下释放的复合纳米粒子的分形特征从表面分形转变为质量分形,并且随着壳层厚度的增加,药物释放率也逐渐增加,证明聚合物的壳层厚度对药物传递系统具有一定的影响,且药物释放动力学符合Korsemeyer-Peppas模型。2.在前面工作的基础上,以聚合物包裹时间为7 h的pH/温度双重响应型介孔二氧化硅复合纳米粒子作为载体,对以IBU为模型药物进行药物装载和释放的过程进行不同反应时间取点,并通过SAXS技术考察不同反应时间的纳米粒子对药物传递过程的影响。研究结果表明,随着药物装载时间的增加,纳米粒子的药物装载能力呈现提高再下降的趋势;同时,随着药物释放时间的增加,药物释放率也逐渐变大。3.以粒径为130 nm的改性致密二氧化硅球(DNSS)为模板,通过调控包裹聚丙烯酸(PAA)的反应时间,制备出一系列不同壳层厚度的纳米杂化微球P@SiO2-MPS,然后将SiO2核溶蚀,得到具有不同壳层厚度的空心聚合物微球HPAA。以IBU为药物模型,通过SAXS技术考察了不同聚合物包裹时间的HPAA对药物装载能力和在不同pH值(pH=3.0和pH=7.4)磷酸盐缓冲溶液中的释放性能的影响。研究结果表明,纳米粒子为表面分形,并且在药物传递过程中HPAA的结构和形貌没有发生改变,仍保持完整的球型形貌;同时,随着聚合物包裹时间的增加,HPAA的载药率呈增加趋势;对于释放性能,碱性条件下药物IBU的平衡释放率远高于酸性条件下的,表现出良好的pH敏感性,并且随着壳层厚度的增加,释放率呈逐渐增大的趋势,再次证明壳层厚度对药物传递系统具有一定的影响。基于上述研究,利用SAXS技术初步考察了不同晶化时间的斜发沸石溶胶,研究结果发现,随着晶化时间的增加,斜发沸石溶胶先由表面分形转变为质量分形后又变为表面分形,证明晶化时间对斜发沸石溶胶具有一定的影响。4.除了SAXS技术外,同时应用多种表征手段,如X射线衍射(XRD)、高分辨扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附(N2-sorption)、热重分析(TG)、粒度分析(DLS)、元素分析、红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-vis)和高效液相色谱(HPLC)等对复合纳米材料以及药物装载和释放后的样品进行表征。
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