壳聚糖/果胶聚电解质复合物特性分析及牛血清蛋白负载研究

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壳聚糖和果胶可以通过静电作用形成的聚电解质复合物(PEC),在水溶液中呈水凝胶状态,对pH具有敏感性。本文以壳聚糖和果胶的复合过程为着眼点,探究壳聚糖分子量、脱乙酰度,果胶酯化度,复合环境pH值、添加离子种类与离子浓度等因素对复合过程的影响,研究壳聚糖/果胶聚电解质复合物的pH响应性与溶胀行为,并考察其对牛血清蛋白(BSA)的负载释放。主要研究结果包括:1.壳聚糖分子量相对较低时(5万、15万、25万),与果胶复合的最佳计量比保持在5:5左右。壳聚糖分子量较大(35万、50万),最佳复合时果胶的比例逐渐增加,分别为3:7、2:8。壳聚糖分子量增大,壳聚糖与果胶形成的复合物质量减少。pH-浊度实验结果显示,壳聚糖分子量对复合临界pH影响不大。壳聚糖/果胶复合物在吸水溶胀4-6小时后基本达到溶胀平衡,而不同分子量壳聚糖与果胶形成的PEC的溶胀度大小及随时间的变化有较大差异。2.壳聚糖脱乙酰度为85%和90%,对壳聚糖和果胶完全复合的计量比、复合转变临界pH影响不明显。壳聚糖脱乙酰度由85%增加到90%,壳聚糖/果胶复合物大分子中游离氨基数量增多,溶胀度增大。3.果胶酯化度由70%减小至60%,壳聚糖与果胶复合计量比增大。果胶酯化度变化对壳聚糖/果胶复合临界pH影响不明显。由于酯化度60%的果胶与壳聚糖形成的复合物复合程度高于酯化度70%的果胶,溶胀度较低。4.当pH值为2时,复合物的得率随壳聚糖比例的增大而逐渐增加,但得率水平较低;pH值为3时,得率随果胶物质的量的比例的增大而增加;当pH值为4时,随着壳聚糖物质的量的比例的增大,复合物得率先增大后减少。壳聚糖/果胶聚电解质复合物的溶胀受复合物内亲水基团数量、复合物复合程度和复合物中果胶比例影响,表现出不同的溶胀趋势。5.添加不同离子后,壳聚糖与果胶复合最佳计量比发生变化,复合临界pH值由6变为7。红外光谱分析显示壳聚糖与果胶的复合作用不受离子种类和浓度的影响。电镜观察复合物的微观结构,壳聚糖/果胶复合物呈海绵多孔状,添加离子形成的复合物孔壁厚度增加,表面更加光滑,而孔隙状态则随离子种类不同而不同。6.添加离子对壳聚糖/果胶复合物吸水溶胀能力由强到弱依次为:氯化铁>氯化钙>硫酸钠>硫酸镁>氯化钠≈硫酸铁。在模拟环境中的溶胀率由大到小为:硫酸镁>氯化铁>硫酸钠>氯化钠>氯化钙>硫酸铁。含有不同离子的壳聚糖/果胶复合物在模拟环境中的溶胀度均具有良好的pH响应性。模拟胃液中溶胀度最大,模拟小肠液中溶胀度次之,模拟结肠液中最小。壳聚糖/果胶复合物在模拟胃液和模拟小肠液中溶胀,在模拟结肠液中发生溶蚀,网络结构受到破坏。7.含有氯化钠、硫酸钠、氯化铁三种离子化合物的壳聚糖/果胶聚电解质复合物进行BSA负载实验。复合物蛋白包埋率达到75%以上,载药率在5%至15%。复合物在单一或连续模拟环境中均具有良好的pH敏感性,在单一模拟环境中能表现出明显的胃肠道释药率差异;在连续模拟实验中,模拟胃液环境中的BSA累积释放率均小于20%,在模拟肠道中的累积释放率达到50%以上。在单一模拟环境中,壳聚糖/果胶复合物的释放行为属于Fick扩散,复合物中BSA浓度为影响释放行为的主要因素。在连续模拟环境中,复合物的BSA释放行为属于非Fick扩散,释放行为受凝胶溶胀溶蚀、BSA浓度等多种因素综合作用。在果胶酶的作用下,壳聚糖/果胶复合物在模拟结肠环境释药速率加速,BSA在结肠部位的累积释放率达到30%至50%。添加离子的壳聚糖/果胶复合物可以用作结肠定位释药的药物载体。
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