磁性殼聚糖聚丙烯酸微球的制備及性能研究

磁性殼聚糖聚丙烯酸微球的制備及性能研究

地殼聚糖是甲殼素脫歐基的產(chǎn)物。這是一種天然的高含量。由于具有良好的生物相容性、無毒和粘性等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)藥、生物工程等領(lǐng)域展示出良好的應(yīng)用前景。目前,殼聚糖微球在緩釋藥物和“靶向藥物”方面的研究是一新的增長點(diǎn)。磁性殼聚糖微球是指內(nèi)部含有磁性金屬或金屬氧化物(鐵、鈷、鎳及其氧化物)的超細(xì)粉末且具有磁響應(yīng)性的殼聚糖微球。它是一種新型的功能高分子材料,不僅具有殼聚糖微球的特點(diǎn),而且具有磁響應(yīng)性。用磁性殼聚糖微球固載藥物,在外加磁場作用下能夠達(dá)到增強(qiáng)靶向治療的目的。本文通過殼聚糖與丙烯酸進(jìn)行接枝共聚,用戊二醛作為交聯(lián)劑,制備了粒徑小(100~400nm)、表面具有兩性基團(tuán)(—COOH和—NH2)的磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球。用掃描電鏡、紅外光譜、元素分析等對磁性微球進(jìn)行形態(tài)觀察和結(jié)構(gòu)表征,同時(shí)測定了磁性微球的磁性能,并用牛血清白蛋白(BSA)作為模擬藥物,就其對BSA的固載進(jìn)行了初步研究。1實(shí)驗(yàn)部分1.1外光譜儀儀殼聚糖(脫乙酰度>85%,浙江玉環(huán)生物化學(xué)有限公司),XL30掃描電鏡(philips),IR-480紅外光譜儀(日本島津),721分光光度計(jì)(上海第三分析儀器廠),As3210超聲波振蕩器(天津科學(xué)儀器廠),LDJ9600振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(美國);2400Ⅱ元素分析儀(美國)。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1殼聚糖-聚丙烯酸的合成殼聚糖-聚丙烯酸的制備:稱取0.1g殼聚糖置于燒杯中,加入50mL1%的乙酸溶液,磁力攪拌30min使其溶解完全,脫去氣泡;將之與10mL20%的丙烯酸溶液、2mL0.1mg/mL的過硫酸鉀溶液在單頸燒瓶中混合均勻,在70℃條件下回流反應(yīng)45min,于pH=4.0的磷酸緩沖液中用透析袋透析除去未反應(yīng)完的丙烯酸,得到殼聚糖-聚丙烯酸白色懸浮液。磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球的制備:取5mL的磁流體(按文獻(xiàn)方法自制),離心,蒸餾水洗至中性,加入到20mL20%的聚乙二醇溶液中,超聲分散均勻;移取20mL殼聚糖-聚丙烯酸白色懸浮液,在錐形瓶中混合均勻,加入4mL25%的戊二醛,交聯(lián)30min,抽濾,蒸餾水多次洗滌,丙酮洗滌,真空干燥。對合成的磁性微球結(jié)構(gòu)由紅外光譜進(jìn)行表征,表面形態(tài)用掃描電鏡觀察,C、H、N、O含量用元素分析儀進(jìn)行分析,用鄰二氮菲吸光光度法測定鐵,磁性能用SQUID磁強(qiáng)計(jì)表征。1.2.2蛋白凝膠液及時(shí)間平行稱取約20mg磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球5份,分別置于100mL錐形瓶中,加入18mL磷酸緩沖溶液(pH=4.6)中,超聲分散均勻。以BSA為模擬蛋白藥物,分別加入12mL濃度為1mg/mL的BSA(用pH=4.6磷酸緩沖液配置)溶液,置于恒溫?fù)u床上(搖速為170r/min、固定溫度),振蕩不同時(shí)間(1h,3h,5h,7h,9h)。取出,用砂芯漏斗過濾,濾液中BSA的含量用考馬斯亮蘭法進(jìn)行測定。2結(jié)果與討論2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析磁性微球的大小和形貌主要取決于高分子微球的合成條件。在本實(shí)驗(yàn)條件下制備的磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球外表呈細(xì)粉狀,具有較好的分散性,掃描電鏡表征如圖1所示,粒徑約在100~400nm之間。2.2-殼聚糖的吸收峰圖2是殼聚糖(a)、殼聚糖-聚丙烯酸(b)、磁性殼聚糖-聚丙烯微球(c)的紅外光譜圖。從圖2可見,三者都含有3400、2890、1651、1430、1378、1320、1260cm-1等吸收峰。3400cm-1左右的寬吸收峰是殼聚糖中O—H的伸縮振動(dòng)吸收峰與N—H的伸縮振動(dòng)吸收峰重疊而成的多重吸收峰;2890cm-1的吸收峰是殘?zhí)腔系募谆虼渭谆腃—H伸縮振動(dòng)吸收峰;1651cm-1是α-殼聚糖的酰胺Ⅰ譜帶;1430cm-1是CH2彎曲振動(dòng)和CH2搖擺振動(dòng);1378cm-1是CH3對稱變形振動(dòng);1320、1260cm-1是酰胺Ⅲ譜帶和CH2搖擺振動(dòng);1000~1100cm-1是一級醇羥基的C—O伸縮振動(dòng)。這些是殼聚糖的特征吸收。圖2b、c中都有丙烯酸中羰基的伸縮振動(dòng)吸收峰1720cm-1,而且在1530cm-1和1420cm-1附近也有吸收峰,這可歸屬于羧酸根的對稱和不對稱振動(dòng)峰。另外,圖2c和b相比,在1720cm-1處的吸收顯著增強(qiáng),這是磁性微球中的懸掛醛基與丙烯酸中羰基的吸收互相疊加的結(jié)果。2.3磁性微球中鐵、c、h、n、o含量測定將磁性微球用1.0mol/mL的鹽酸溶解,用鄰二氮菲吸光光度法測定鐵含量;對磁性微球中的C、H、N、O含量用元素分析儀進(jìn)行測定。結(jié)果見表1。2.4飽和磁化材料圖3與圖4是磁性微球的磁滯回線和磁化曲線。從圖3可知磁性微球的飽和磁化強(qiáng)度約為1.30emu/g,磁矯頑力為280Oe,屬于弱磁性材料;從圖4可知其磁化率隨溫度的升高而降低,在常溫下為2.16×10-4,介于10-5~10-2,是順磁性材料。2.5聚糖-聚丙烯酸微球的固載以牛血清白蛋白(BSA)為模擬蛋白藥物,用吸附的方法就磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球?qū)SA進(jìn)行固載研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球?qū)SA的吸附量隨吸附時(shí)間的增大而增大,大約7h后,達(dá)到了吸附平衡,飽和吸附量約為400mg/g(圖5)。3磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球磁性殼聚糖-聚丙烯酸微球,是通過對殼聚糖進(jìn)行引發(fā)接枝,增加其表面的功能基團(tuán),然后在磁流體的存在下、以聚乙二醇作為分散劑,用戊二醛作交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)聚合合成的。該磁性微球由于表面引入了羧基,且粒徑小(100~400nm),可大大提高對蛋白類藥物的固載效果。用BSA作為模擬蛋白藥物,用吸附法進(jìn)行固載。結(jié)果發(fā)現(xiàn),該磁性微球?qū)SA具有較好的吸附作用,最大吸附量可達(dá)400mg/g。磁性