柞蚕丝素蛋白/海藻酸钠复合膜的制备及其药物缓释行为研究

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柞蚕丝素蛋白是一种良好的天然生物材料,含有利于细胞粘附生长的RGD序列。目前研究,家蚕的蛋白溶液工艺基本成熟,但柞蚕丝与家蚕丝结构不同,获得可溶性再生柞蚕丝素蛋白的工艺复杂且不成熟。海藻酸钠具有良好生物相容性和凝胶活性,但海藻酸钠的亲水性太强,易发生药物突释,故而引入柞蚕丝素蛋白以调节并改善海藻酸钠的突释情况。
  采用现有文献报道的工艺会使丝素Ⅰ的α-螺旋结构在不同程度上转化为丝素Ⅱ的β-折叠结构,且难以得到可溶性蛋白粉末。首先,为解决该问题,本论文通过大量的工艺条件探索发现:采用5g/L的Na2CO3溶液对柞蚕丝进行脱胶处理,并在105℃下用Ca(NO3)2·4H2O进行溶解,然后在4℃下透析,-80℃下冷冻干燥,可制得水溶性再生柞蚕丝素蛋白粉末。
  其次,以再生柞蚕丝素蛋白(SF)和海藻酸钠(SA)为原料制备复合膜,利用SEM、XRD、FTIR和TGA等手段对复合膜的结构、形貌和热稳定性等进行测试表征,复合膜中SF以构象稳定的β-折叠结构存在,与SA具有良好的相容性,可形成多孔隙结构,表面润湿性良好;复合膜中大量的氢键、静电作用和Ca2+络合作用使得分子链更加稳定。本文探究了SF与SA比例、PEG添加量、Ca2+浓度、成膜碱性条件和温度等工艺条件对复合膜的力学性能、溶胀性能及溶失率的影响,最终确定在SF∶SA为4∶6、PEG添加量3%,Ca2+浓度1.4%、pH为9、温度为70℃的条件下制备的复合膜,具有多孔性,高机械性能、一定的溶胀性和溶失性。
  最后,采用交联改性制备的复合膜作为药物载体,通过包埋法制备分别载有罗丹明B和青蒿素的SF/SA复合膜构建药物缓释体系,并用模拟体液的磷酸缓冲溶液为释放介质,考察了SF与SA的比例、Ca2+浓度、交联时间和环境pH等条件对复合膜药物释放性能的影响。结果表明,载药复合膜在释放初期6-8h内,表层的药物由于溶液浓度差而发生快速溶解,溶解率达到30%,最终实验的药物累积缓释度均在60%-90%,SF/SA复合膜符合药物缓释载体材料的要求。就罗丹明B和青蒿素而言,随着Ca2+浓度、交联时间和pH的增加均会抑制复合膜中药物释放速度,从而实现药物缓释作用;不同的是:SF含量的增加会降低载药复合膜中罗丹明B释放速率,而青蒿素的释放速率先减后增;罗丹明B的缓释时间可达96h以上,而青蒿素的缓释时间可达192h以上。通过控制复合膜的原料配比、Ca2+浓度、交联时间和环境pH,可实现对载体材料缓释性能的控制,从而调控复合膜载体的药物释放速率。本课题的实施与完成,为柞蚕丝素蛋白在药物缓释材料和组织工程方面的应用奠定了一定的基础。
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