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淀粉微球属于高分子微球,多用作药物载体,磁性淀粉微球可以利用磁导向性来实现靶向给药的目的,因此在医学工程中备受关注。
本课题以可溶性淀粉为原料,Span-80和Tween-80为乳化剂,液体石蜡为油相,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)及环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,硝酸铈铵为引发剂,采用反相乳液法制备淀粉微球。以粒径分布测定为手段,通过单因素实验和L16(45)正交实验讨论了淀粉浓度、油水比、交联剂MBAA浓度、乳化剂浓度和引发剂CAN浓度对制备淀粉微球的影响,并考察了不同MBAA浓度对制备的淀粉微球交联度的影响;利用傅立叶红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对产物的结构和形貌进行了表征;为了考察淀粉微球的载药性能,以胭脂红为模型药物,采用吸附法研究了药液浓度、温度、微球的平均粒径对淀粉微球载药量和吸附率的影响,并考察了胭脂红淀粉微球的体外释放性能;为了研究淀粉微球作为载体对药物的吸附动力学,采用五种常用的吸附动力学方程来描述淀粉微球的吸附动力学特性,运用多元回归方法建立了平衡吸附量与浓度、温度和平均粒径之间的综合吸附动力学模型。实验结果如下:
(1)制备淀粉微球的最优组合为:淀粉浓度12.5%、油水比10:1(总体积150 mL)、交联剂MBAA浓度为64.9 mmol·L-1、乳化剂(Span-80与Tween-80的质量比8.4:1.6)浓度为20 mg·mL-1、引发剂CAN浓度为36.5 mmol·L-1,在此条件下合成的淀粉微球平均粒径为7.11μm,粒径分布狭窄。淀粉与交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺与环氧氯丙烷发生了交联反应,随着交联剂MBAA浓度的增加,淀粉微球的溶胀度减小,至一定值后溶胀度基本不变。交联成微球后粒径明显减小,且微球比较圆整,表面粗糙,且有凹陷,淀粉晶体晶格有序化程度降低。
(2)微球的载药量和吸附率在303.15~323.15 K之间随着体系温度升高而增大;药液浓度在70~110 mg·L-1之间变化时,其载药量随浓度升高而增大,而吸附率先是随着浓度升高而增大,当浓度达到90 mg·L-1时基本保持不变;随着淀粉微球粒径的增加,淀粉微球的载药量和药物的吸附率减小。胭脂红淀粉微球的释放曲线分三个阶段,第一阶段为快速释放阶段,5h时的累积释药率达到35.76%,第二阶段为缓慢释药阶段,5h以后释药曲线逐渐平稳,直到30 h时累积释药率达到73.47%,第三阶段释药非常缓慢,到50 h累积释药率达到75.12%,经过20 h才释放1.65%。
(3)淀粉微球对胭脂红的吸附过程较好地符合二级动力学吸附速率方程t/qt=α+bt所描述的动力学行为。由胭脂红初始浓度(C0)、体系温度(T)和平均粒径(I)表示的综合吸附动力学模型为:qe=-41.28+0.2403C0+0.1238T-0.2412I。