可降解瓜爾膠載藥微囊的聚乙二醇修飾

可降解瓜爾膠載藥微囊的聚乙二醇修飾歐富初 張黎明 基金項(xiàng)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(shí)驗(yàn)研究基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：03015）國(guó)家自然科學(xué)基金（20273086）、教育部留學(xué)回國(guó)人員科研基金和廣東省自然科學(xué)基金（021769;039184） 基金項(xiàng)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(shí)驗(yàn)研究基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：03015）國(guó)家自然科學(xué)基金（20273086）、教育部留學(xué)回國(guó)人員科研基金和廣東省自然科學(xué)基金（021769;039184）資助項(xiàng)目；第一作者：歐富初（1978年），中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2000級(jí)材化專業(yè)通訊聯(lián)系人：張黎明；E-mail:ceszhlm@中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,廣州510275摘要通過(guò)將多聚磷酸納滴加到陽(yáng)離子瓜爾膠和聚乙二醇（PEG）水溶液中,利用聚電解質(zhì)的離子凝膠化反應(yīng)制得經(jīng)PEG修飾的可降解瓜爾膠微囊,掃描電鏡照片顯示PEG包覆在瓜爾膠微囊表面。通過(guò)對(duì)不同濃度牛血清蛋白和阿司匹林二種藥物的負(fù)載實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)修飾后的微膠囊相比于未經(jīng)修飾的微膠囊有增大的負(fù)載率和載藥量。關(guān)鍵詞微膠囊；藥物載體；瓜爾膠；聚乙二醇；牛血清蛋白；阿司匹林中圖分類號(hào)藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝及排泄是一個(gè)連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。普通制劑中藥物被體內(nèi)吸收后,血藥濃度容易發(fā)生波動(dòng)起伏,出現(xiàn)所謂“峰谷”現(xiàn)象,當(dāng)血藥濃度達(dá)高峰時(shí),有可能引發(fā)某些毒副作用,而處于低谷時(shí),亦可能低于有效濃度。因此,研究和開(kāi)發(fā)新型藥物輸送和控釋載體,對(duì)于臨床醫(yī)療水平的提高具有重要意義［1。］聚合物微膠囊可在體內(nèi)特異性分布,利用對(duì)特定器官、組織的靶向性和藥物的緩釋性來(lái)降低藥物的毒副作用、提高藥物的生物利用度,而借助共價(jià)交聯(lián)、溶劑揮發(fā)、相分離和乳化法等合成技術(shù)則可制備出各種微膠囊。目前，該類藥物載體的研究和發(fā)展主要集中在以下方面：①優(yōu)選聚合物原材料，使之具有優(yōu)良的生物相容性,最好是釋放藥物后能在體內(nèi)完全生物降解，且聚合物及降解產(chǎn)物對(duì)人體均無(wú)毒副作用；②探索新的制備技術(shù),在提高藥物包埋率的同時(shí)最大限度地保留藥物特別是多肽、蛋白類藥物的完整性和活性；③對(duì)載藥微囊進(jìn)行表面修飾，以期增強(qiáng)藥物的包封和運(yùn)載性能、提高與生物表面相互作用的敏銳性。為此,選用可生物降解且具良好生物相容性的陽(yáng)離子瓜爾膠為主要原料,利用聚電解質(zhì)的離子凝膠化反應(yīng)，在避免高溫、有機(jī)溶劑及其它苛刻條件下首次制得經(jīng)聚乙二醇表面修飾或未經(jīng)修飾的可降解瓜爾膠載藥微囊。本文主要報(bào)道聚乙二醇修飾對(duì)瓜爾膠微囊載藥性能的影響。1實(shí)驗(yàn)部分原料與試劑陽(yáng)離子瓜爾膠:ECOPOL-14S，廣州市祺晟化工有限公司提供；多聚磷酸鈉：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；聚乙二醇（PEG）：分子量為10000,上海化學(xué)試劑公司（進(jìn)口分裝）；考馬斯亮藍(lán)G25O：上海伯奧生物科技有限公司（進(jìn)口分裝）；牛血清蛋白（BSA）：進(jìn)口分裝；乙酰水楊酸（阿司匹林）：AlfaAesar?產(chǎn)品；乙醇95%、無(wú)水乙醇、氫氧化鈉,磷酸：分析純，廣州化學(xué)試劑廠；磷酸：85%,AR，鄭州市德眾化學(xué)試劑廠。微囊制備稱取陽(yáng)離子瓜爾膠，將其配制成0.5%濃度的溶液；再將多聚磷酸鈉配制成10mg/ml溶液。制備時(shí)，取20ml的陽(yáng)離子瓜爾膠溶液加純水稀釋至194ml，于室溫、磁力攪拌器作用下充分?jǐn)嚢?，然后緩慢滴加所需體積的多聚磷酸鈉水溶液，即得瓜爾膠微囊膠體懸浮液；再將所得懸浮液經(jīng)TGL-16C高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)）高速離心，分離出沉淀物并經(jīng)德國(guó)ALPHA1－4型冷凍干燥機(jī)冷凍干燥，即得所需瓜爾膠微囊。在滴加多聚磷酸鈉溶液之前,保持瓜爾膠微囊制備條件,往陽(yáng)離子瓜爾膠溶液中加入8ml濃度為10mg/ml的PEG溶液,重復(fù)上述過(guò)程即得經(jīng)PEG修飾的瓜爾膠微囊。微囊形貌觀察用膠頭滴管取少量未經(jīng)修飾的和經(jīng)PEG修飾的瓜爾膠微囊膠體懸浮液至載玻片上，干燥后真空鍍白金，然后在日本Hitachi公司S-520掃描電子顯微鏡下觀察微囊形貌。藥物負(fù)載及性能分析相應(yīng)于未經(jīng)修飾的和經(jīng)PEG修飾的瓜爾膠微囊制備條件,往初始溶液體系中分別加入所需濃度的牛血清蛋白和乙酰水楊酸，制得相應(yīng)的載藥瓜爾膠微囊樣品液。然后將樣品液在室溫下高速離心5min，取其上清液分別測(cè)定游離藥物濃度,再按下面式子計(jì)算微囊對(duì)藥物的負(fù)載率和載藥量：負(fù)載率=（藥物初始質(zhì)量-游離藥物的質(zhì)量）X100%/藥物總質(zhì)量載藥率=（藥物初始質(zhì)量-游離藥物的質(zhì)量）X100%/微囊質(zhì)量測(cè)定牛血清蛋白含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[2]先配制考馬斯亮藍(lán)顯色液：準(zhǔn)確稱量考馬斯亮藍(lán)G250100mg,溶于50ml95%的乙醇溶液中，與100ml85%磷酸（W/V）混合,加水至1000ml。再取11個(gè)25ml的小錐形瓶依次編號(hào)，在1~11號(hào)錐形瓶中依次加入0.5mg/ml的牛血清蛋白水溶液0戍、10皿、20pl……100戍，并依次加入蒸餾水100皿、90戍、80戍……0戍,分別加入5ml上述顯色液,充分振蕩均勻，以1號(hào)錐瓶?jī)?nèi)的混合液為參比，采用721型可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器廠產(chǎn)）在2分鐘~15分鐘內(nèi)分別測(cè)定2~11號(hào)錐瓶?jī)?nèi)混合液在595nm處的光透過(guò)率（T），以蛋白質(zhì)濃度（C）為橫坐標(biāo),T為縱坐標(biāo)作圖（見(jiàn)圖1）；有關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)線性回歸分析，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:T=99.010－0.114C（回歸系數(shù)=0.996）。%AEAWy.0009%AEAWy.000918070605040100200300400500A"^Eijmg/L圖1測(cè)定牛血清蛋白(BSA)含量標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1StandardcurveforthemeasurementofBSAcontent.測(cè)定乙酰水楊酸含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[3]準(zhǔn)確稱取乙酰水楊酸標(biāo)樣適量，用無(wú)水乙醇溶解并稀釋，制成0.00-40.00mg/L的溶液，在入=296nm處用測(cè)定吸光度A,結(jié)果見(jiàn)圖2；有關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)線性回歸分析，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：C=0.05685A （回歸系數(shù)=0.999）式中C為乙酰水楊酸濃度,mg/mlo-0.10.00.70.8lu-0.10.00.70.8lu1a^EAbs.圖2測(cè)定乙酰水楊酸含量標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2Standardcurveforthemeasurementofaspirincontent.

2結(jié)果與討論2.1電鏡照片分析2結(jié)果與討論2.1電鏡照片分析(a)(b)圖3未經(jīng)修飾的(a)和經(jīng)PEG修飾(b)的瓜爾膠微囊SEM圖Fig.3SEMphotographsofguargummicrocapsules圖3中a圖為未經(jīng)修飾的瓜爾膠微囊SEM圖，此微囊具有較小的分子尺寸,微囊直徑約在5um左右,且該微囊具有較好的形貌和規(guī)整性,b圖為加入了PEG(最終濃度為0.4mg/m1)經(jīng)修飾的瓜爾膠微囊SEM圖，此微囊較未經(jīng)修飾的微囊尺寸大一些，在微囊表面具有水樣化的跡象［4］這可能是PEG在微囊表面附著,并增加微囊的水合作用，使瓜爾膠微囊對(duì)藥物負(fù)載有正面的影響，使BSA及阿司匹林的負(fù)載增加。2.2藥物負(fù)載性能比較相應(yīng)于未經(jīng)修飾的(簡(jiǎn)稱GT微囊)和經(jīng)PEG修飾的(簡(jiǎn)稱GTP微囊)瓜爾膠微囊制備條件，往初始溶液體系中分別加入所需濃度的牛血清蛋白和乙酰水楊酸,制得相應(yīng)的載藥瓜爾膠微囊樣品液。

58%AEA0Oo-J800.10GTICOGTPb。BSAA乖mg/ml30GTICOGTPbO5BSAA"^Emg/ml58%AEA0Oo-J800.10GTICOGTPb。BSAA乖mg/ml30GTICOGTPbO5BSAA"^Emg/ml252050%AEA?O0O(a) (b)圖4GT微囊、GTP微囊對(duì)三種不同濃度BSA的負(fù)載率(a)和載藥率(b)Fig.50505544%AEA0Oo-65432%AEA?O0O300.0200.0400.100AspirinA"^Emg/ml50505544%AEA0Oo-65432%AEA?O0O300.0200.0400.100AspirinA"^Emg/ml0.0200.0400.100AspirinA"^Emg/ml(a)(b)圖5GT微囊、GTP微囊對(duì)三種不同濃度Aspirin的負(fù)載率(a)和載藥率(b)Fig.在圖4-5中,可以看GT微囊對(duì)BSA的包埋明顯比阿司匹林(Aspirin)高，則此微囊對(duì)親水性藥物有

較好的包埋能力。從另一方面看到，加入PEG(其最終濃度為0.40mg/ml)，該微囊對(duì)藥物的包埋率有一定的提高。從負(fù)載率趨勢(shì)圖4a中看到，不同初始濃度(0.10mg/ml,0.20mg/ml,0.25mg/ml)的BSA負(fù)載率是由先升高后降低的趨勢(shì),其原因是隨著B(niǎo)SA初始濃度增加，負(fù)載在微粒中的BSA也增加，但是前者增

加的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者，所以BSA的負(fù)載率會(huì)隨著初始濃度的升高而下降。但從載藥率(圖4b)的角度看,載藥量則是在不斷上升,這是因?yàn)殡S著B(niǎo)SA初始濃度增加，負(fù)載在微粒中的BSA也增加，但是由于初始BSA濃度的增加對(duì)載藥微粒的總質(zhì)量影響不大，所以提高初始BSA的濃度有利于提高微粒的載藥率。在圖5a和圖5b中也看到與圖4有相同的規(guī)律。致謝感謝中山大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院第四屆創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)與研究基金對(duì)本工作的資助。參考文獻(xiàn)鄒立家主編，藥劑學(xué)，北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，1996，498-515李娟,張耀庭等，應(yīng)用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定總蛋白含量，中國(guó)生物制品學(xué)雜志，2000，13(2)118-120喬蘭俠，高志國(guó)，邢秋蕊,紫外分光光度法測(cè)定乙酰水楊酸腸溶片的含量，河北