糖响应性生物基大分子囊泡的制备、性能及其对胰岛素的控制释放研究

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糖尿病危害人类生命和健康,传统的注射疗法虽然能起到降血糖的作用,但会引起一些副作用。若根据血糖浓度自动调节胰岛素的用量,则可避免传统注射疗法的弊端。因此,利用苯硼酸及其衍生物可与糖类形成可逆酯键的特性,研制以苯硼酸为功能基团的胰岛素控制释放载体,对有效治疗糖尿病有重要的理论意义。本文基于苯硼酸改性的生物基大分子,以层层自组装法制备具有葡萄糖(Glu)响应性的囊泡载体。分别以物理和化学方法交联囊泡提高载体的稳定性,着重考察载体的糖响应性及胰岛素的可控释放性,期望制备可根据葡萄糖浓度自动调节胰岛素控制释放功能的药物载体。I.海藻酸钠/壳寡糖-g-苯硼酸(Alg/CS-g-CPBAm)n囊泡的制备及性能研究选用功能单体3-羧基苯硼酸(CPBA)对壳寡糖(CS)接枝改性,制备功能化大分子CS-g-CPBA,使其具有Glu响应性,为调节胰岛素控制释放提供可能。以预先制备的SiO2-NH2微球为模板,将天然大分子电解质Alg和CS-g-CPBA通过层层自组装制备(Alg/CS-g-CPBAm)n@SiO2生物基大分子微球,再经脱除模板得到(Alg/CS-g-CPBAm)n囊泡。在Ca2+离子作用下,可使囊泡产生物理交联,以提高囊泡的稳定性。将胰岛素包埋于囊泡中,其包埋率可达到61±2%以上。通过激光光散射仪(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)考察囊泡的粒径和形貌,研究囊泡的稳定性、糖响应性和胰岛素可控释放性的影响因素。实验结果表明:囊泡膜的层数对其稳定性具有重要的影响,层数越多,稳定性越高;且通过Ca2+物理交联Alg层后,还可进一步提高囊泡的稳定性。Ca2+的物理交联作用对糖响应性的影响较小,而对胰岛素释放性的影响较大;当未加Ca2+交联时,囊泡在Glu响应下粒径急剧增大而内部松散,胰岛素可较快速的释放;而Ca2+交联后,Alg层形成交联网络,囊泡在Glu响应下粒径增大,但其变化速率降低,而且内部较紧密,胰岛素可缓慢的释放。通过MTT法,测试表明小鼠胚胎成纤细胞的存活率可达到96%以上,说明囊泡具有较好的生物相容性。II.聚谷氨酸-g-氨基苯硼酸/糖基化壳寡糖(γ-PGA-g-APBA/GC)5囊泡的制备及性能研究选用功能单体3-氨基苯硼酸(APBA)和乳糖酸(LA)分别对聚谷氨酸(γ-PGA)和CS接枝改性,制备聚谷氨酸-g-氨基苯硼酸(γ-PGA-g-APBA)及糖基化壳寡糖(GC);通过γ-PGA-g-APBA和GC间的静电相互作用层层自组装制备(γ-PGA-g-APBA/GC)5@SiO2生物基大分子微球,再经脱除模板得到(γ-PGA-g-APBA/GC)5囊泡。APBA可与LA形成可逆酯键,使囊泡产生化学交联,提高其稳定性。将胰岛素包埋于囊泡中,其包埋率可达到59±2%以上。通过DLS、SEM和TEM考察囊泡的粒径和形貌,其粒径可控、形貌规整。所得的囊泡具有Glu响应性,在低浓度Glu响应下,囊泡通过溶胀粒径增大,而高浓度Glu响应下,囊泡溶胀直至形貌被破坏。囊泡对胰岛素具有控制释放性,释放量随Glu浓度的增大及APBA含量的降低而增大。而且,胰岛素释放还具有On-Off控制性,重复两个周期后仍然有效,LA产生的动态交联酯键对这个过程起决定性的作用。通过MTT法,测试表明小鼠胚胎成纤细胞的存活率可达到88%以上,说明囊泡具有较好的生物相容性。这种通过生物基大分子构建的囊泡,具有葡萄糖响应性和胰岛素可控释放性以及良好生物相容性,有望应用于药物的控制释放领域。
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