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利用仿生自组装Liesegang环构建脉冲自组装系统

时凯  
【摘要】:本文研究了 CaCl2-Na2HP04沉淀反应体系在明胶中形成的磷酸氢钙沉淀晶体的Liesegang(LRs)一维图案以及表面活性剂对成环的影响。在此基础上利用沉淀晶体环的阻隔作用构建了适用于脂溶性药物多脉冲释放的体系。选择阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为脂溶性物质——胆固醇的包覆材料,采用溶剂蒸发法制备了胆固醇/SDBS纳米胶囊。着重讨论SDBS胶束和胆固醇/SDBS纳米胶囊存在条件下,LRs图案的特征及其他因素对其形成过程的影响,并探究了 LRs中明胶的酶降解动力学。通过探究SDBS存在条件下,一维明胶内LRs的形成条件、环个数、形成时间、环间距和环宽度等特征量之间的数量关系和规律,结果发现当SDBS浓度小于10 mM时交联剂胶醛用量、内外电解质浓度、表面活性剂浓度、pH值和温度对成环的影响不大。当SDBS浓度高于10 mM时,表面活性剂浓度的增加对成环的影响非常显著,环结构和成环规律不遵守传统一维经验规则。在无表面活性剂存在的条件下,环间距随着环个数的增加而变大,环宽度变小。而在SDBS存在下,环个数随着SDBS浓度的增加而增多,但环间距却变化不大。当SDBS浓度增加到15mM时形成等距的LRs。但SDBS超过该浓度时,明胶体系整体变白,即环间距变得无限小。众所周知,SDBS的CMC为1.2mM,因此本论文研究中采用的SDBS浓度是其CMC十倍以上,保证了明胶中大多数SDBS以胶束的形式存在。这也是用胆固醇/SDBS代替SDBS时LRs形成不受影响的原因。然而,SDBS与明胶分子也有相互作用,因此,SDBS影响LRs形成的机制尚不清楚。另外,增大内外电解质浓度可以减小环间距,增加环个数。pH值对LRs图案的影响也是很明显。当pH3.4或pH8时,由于明胶的交联效果很差,无法成环,这是由于强酸或强碱性破坏了明胶中蛋白质结构。在pH3.4~8,pH值越低,环个数越多,环宽度越小,环分离得越清晰。pH值较大时,环个数减少,环间距增大,环上层雾霾区域变大。这些结果说明酸性条件有利于LRs形成。酸性使得明胶蛋白中的氨基带正电荷,减小了钙离子与氨基的相互作用,使得钙离子运动更加自由。同时,酸性也可以降低磷酸氢钙的溶度积,使得磷酸氢钙在较低的浓度沉淀。温度也是个十分重要的外在影响因素,超过20℃明胶不能成胶,因而LRs无法形成。在此温度以下,才能形成结构完好,清晰的沉淀环层。基于上述研究结果,以胆固醇/SDBS替代SDBS,按最优的等距配方在5ml离心管中形成LRs,然后将其作为脉冲缓释装置模型,研究了胰蛋白酶的降解明胶的动力学。采用高效液相色谱循环系统(卸掉色谱柱)检测明胶降解及胆固醇释放。测试结果显示,LRs明胶体系具有成为脉冲释放装置的可能性,环中的磷酸氢钙沉淀对明胶的降解有显著的阻碍效果。


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