多糖聚電解質(zhì)復(fù)合制備可降解

1、多糖聚電解質(zhì)復(fù)合制備可降解載藥微膠囊的研究劉應(yīng)標張黎明*基金項目 中山大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院第四屆創(chuàng)新化學(xué)實驗基金項目（批準號：03013）資助第一作者 劉應(yīng)標（1981年出生），男，中山大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)00級指導(dǎo)教師 張黎明 Email：cedc34中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院高分子研究所，廣州510275摘要 以具有良好生物相容性和生物可降解性多糖衍生物為原料，采用聚電解質(zhì)復(fù)合方法，制備了陽離子瓜爾膠/海藻酸鈉可生物降解微膠囊，用紅外光譜分析（IR）表征了其結(jié)構(gòu)，通過掃描電鏡觀察其形貌，并用激光粒度分析儀測定其粒徑大小及分布；在此基礎(chǔ)上，考察了濃度和pH值對粒徑的影響以及BSA濃度

2、對藥物附載率影響；通過對微膠囊與牛血白蛋白（BSA）的包裹及吸附和其釋放的測定，表明多糖聚電解質(zhì)微膠囊具有藥物緩釋作用。關(guān)鍵詞 海藻酸鈉，瓜爾膠，釋放，牛血清蛋白1 前言50年代初，美國NCR公司首次利用微膠囊技術(shù)制備復(fù)寫紙，開創(chuàng)了微膠囊新技術(shù)的時代，也開創(chuàng)了高分子材料新的應(yīng)用領(lǐng)域1?，F(xiàn)在多用殼聚糖為原料作微膠囊，本文研究的是一種新的體系：瓜爾膠海藻酸鈉，這兩種原料來源廣泛，具有可生物降解特性。海藻酸是一種從海藻中提取的天然高分子多糖,是由D甘露糖基和L葡萄糖基通過14 糖甙鏈連結(jié)而成的線狀共聚物2 近年來海藻酸鈉用于開發(fā)緩控釋制劑尤為引人注目362 實驗部分2.1 試劑和儀器電子顯微鏡：JS

3、M6330F場發(fā)射掃描（SEM）日本電子株式會社；激光粒度分析儀：MasterSizer2000；紅外光譜儀紅外顯微鏡聯(lián)用儀：EQUINOX55A509/3F；高速離心機：Tgl -16c,上海安亭科學(xué)儀器廠；可見光分光光度計（721）：上海精密科學(xué)儀器廠；陽離子瓜爾膠：美國ECONOMY（伊可美）集團公司，淡黃色粉末；海藻酸鈉：Sodium alginate(C6H7O6Na)n分子量(198.11)n 浙江省溫州市東升化工試劑廠出品；牛血清白蛋白：進口分裝；考馬斯亮藍：進口分裝；熱重分析儀（TG）：NETZSCH TG 209；調(diào)制式示差掃描量熱儀（DSC）：MDSC2910型，TA In

4、strument；微型旋蝸混合儀：XW80A上海滬西分析儀器廠；冷凍干燥機：ALPHA14/24 Martin Christ Gefriertrocknungsanlagen Gmb2.2多糖微膠囊的制備取1g陽離子瓜爾膠，溶于200ml水，得0.5%瓜爾膠溶液；取其10g，溶于90g水，得0.05%瓜爾膠溶液;取1g海藻酸鈉，溶于200ml水，得0.5%海藻酸鈉溶液。取其10g，溶于90g水，得0.05%海海藻酸鈉溶液；取適量0.5%瓜爾膠溶液，在室溫、攪拌的情況下滴入0.05%海藻酸鈉溶液，改變瓜爾膠/海藻酸鈉比例，合成不同反應(yīng)條件的微膠囊；取適量0.5%海藻酸鈉溶液，在室溫、攪拌的情況下

5、滴入0.05%瓜爾膠溶液，改變海藻酸鈉/瓜爾膠比例，合成不同反應(yīng)條件的微膠囊。2.3多糖微膠囊的表征用掃描電子顯微鏡觀察粒子的型貌;用粒度分析儀分析微膠囊粒徑分布;分別用紅外、TG考察瓜爾膠與海藻酸鈉作用，合成的微膠囊與蛋白的作用。2.4負載首先制備蛋白標準曲線：取11個25ml 小錐型瓶，編號111，在這些小錐型瓶中依次加入0.5mg/ml的BSA溶液0L,10L100L,并依次加入蒸餾水100L，90L0L，分別加上5ml顯色劑，用旋渦振蕩儀振蕩均勻，以1號試管內(nèi)的混合液為參比，在215分鐘之內(nèi)分別測定211號試管內(nèi)混合液在595nm處的光吸收值，以蛋白濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標作直線。

6、測負載率：在三個150ml燒杯中都滴入5g0.5%的瓜爾膠溶液，再加10ml水攪拌下分別慢慢滴入5ml、7.5ml、10ml2g/L的BSA溶液，攪拌片刻，再分別加入蒸餾水75ml、72.5ml、70ml，最后慢慢滴入15ml0.05%的海藻酸鈉溶液，這時溶液中便出現(xiàn)沉淀，這些沉淀便是含BSA 100ppm、150ppm、200ppm的微膠囊。離心后取上清液100L，加5ml顯色劑，用可見分光光度計測其吸光度，便可計算出負載率。2.5BSA的藥物釋放合成多杯含中蛋白的微膠囊，離心后取離心管底部的固體，用冷凍干燥機進行冷凍干燥，得到含BSA100ppm、150ppm、200ppm的固體。稱50m

7、g，加入20ml的水，計時，各在室溫、27、37下，一定時間間隔取100L清液，測量其吸光度，利用蛋白曲線求其濃度，再用時間作橫坐標，濃度作縱坐標作圖。3 結(jié)果和討論3.1微膠囊外部形貌觀察用掃描電鏡觀察微膠囊得如下兩圖。圖1為瓜爾膠海藻酸鈉體系微膠囊圖，圖中可見：微膠囊大小比較均勻，外表呈球狀，光滑，有團聚。圖2為加入第三組分PEG后的瓜爾膠海藻酸鈉體系微膠囊圖，圖中可見：微膠囊比較分散，有棱角，團聚現(xiàn)象不明顯，這是表面被活化的結(jié)果。圖1圖23.2紅外譜圖分析圖3圖3為瓜爾膠、海藻酸鈉及其合成的微膠囊紅外圖，NH的彎曲振動峰從a1的1664.4 cm-1變到a2的1650.9 cm-1，b1

8、為羧酸鹽離子（CO2-）的反對稱伸縮振動，波數(shù)為1417.5 cm-1而合成的微膠囊b2處吸收峰已經(jīng)不明顯了。c1、c2、c3為OH的伸縮振動吸收峰，因為瓜爾膠和海藻酸鈉均為多糖，會產(chǎn)生羥基化合物的締合現(xiàn)象，三者波數(shù)分別為：3384.7cm-1、3388.6cm-1、3380.8cm-1因為合成之后多糖之間的羥基締合更嚴重，所以向低波數(shù)方向移動。圖4圖3為微膠囊與蛋白的簡單混合與包裹了蛋白的微膠囊的紅外對比圖。a2為微膠囊與蛋白的簡單混合，在1652.8cm-1，1537.1cm-1處表現(xiàn)出蛋白NH的彎曲振動峰，a1微膠囊包裹蛋白后在1610.4cm-1的吸引，強度變小，從原來的雙峰變成單峰。

9、b2是NH的伸縮振動，波數(shù)為3378.9cm-1，b1波數(shù)為3421.3cm-1，強度減少了，可見包裹藥物是有效的，蛋白與微膠囊的結(jié)合并不是簡單的混合。3.3粒度分析圖5在實驗中保持總體積、pH值、溫度不變，先固定一種原料的濃度，改變另一種原料的濃度，得如上圖形狀的粒度分布。由圖中可知，粒度首先減少，然后增大。原因：這個反應(yīng)是通過海藻酸溶液中中帶負電荷的COO-基團與陽離子瓜爾膠分子鏈上帶正電的質(zhì)子化氨基N+（CH3）3發(fā)生分子內(nèi)和分子間交聯(lián)凝膠化，迅速生成微球。所以微球的粒徑也與帶正負電荷基團的當量數(shù)有關(guān)。當帶負電的COO基團與瓜爾膠分子鏈上帶正電的質(zhì)子化氨基數(shù)量相當時，微球內(nèi)主要以分子間正

10、負電荷的靜電吸引為主，微球粒徑??；當正（負）電荷過量時，分子內(nèi)正（負）電荷之間的靜電排斥力使微球的粒徑變大。3.4負載圖6圖6為蛋白負載圖。從圖中可以看出，隨著蛋白起始濃度的增加，負載率下降（綠色柱狀圖），紅色柱狀圖表示加入PEG后的負載率的變化，加入PEG后，負載率都比不加入的高，起始濃度低時尤為明顯。3.5BSA的藥物釋放圖7圖7為BSA起始濃度為150ppm的微膠囊在蒸餾水中的釋放曲線。在釋放的初期（050min），由于釋放液中BSA的濃度很低，微粒釋放液之間存在較高的濃度梯度，蛋白質(zhì)的釋放速率很快；到了釋放中期（50100min），隨著釋放液中BSA的濃度的提高，微粒釋放液之間的濃度梯

11、度降低，釋放曲線逐漸變緩；到150min時已基本達到平衡。4結(jié)論本論文課題主要是通過聚電解質(zhì)復(fù)合方法合成瓜爾膠海藻酸鈉這種具有可生物降解微膠囊，研究不同配比、pH值對粒徑的影響，通過紅外、粒度分析、TG等手段對微膠囊進行表征，研究微膠囊對蛋白和阿斯匹林的負載，通過包裹不同濃度的蛋白并做出其釋放曲線，發(fā)現(xiàn)這種微膠囊對藥物的確具有緩釋作用。參考文獻1 Arshady R.J Control Rel,1991,17:12Morris E R, Rees D A , Thom D. Carbohyd Res, 1976, 66: 143.3 Sung-Joo Hwang. Release charac

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14、iming *(School of Chemistry and Chemical Engineering,Sun Yat-Sen university, Guangzhou 510275) ABSTRACT A new kind of biodegradable microcapsules based on Sodium aliginate and cationic guar gum was prepared by the polyelectrolyte complexation,the two which have good biocompatibility and biodegradati

15、on.For the resulting microcapsules,their structure was characterized by Fourier transform infraredamalyzer(FTIR),their surface morphology was observed by scanning electron microscopy(SEM),and their particle size and distribution was measured by laser particle-diameter analyzer.Moreover,the effects of the concentration of complexation component and the pH of medium on the particle size of the microcapsules as well as the effect of the concentration of complexation component on the drug-loading efficiency of the microcapsules w