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壳聚糖油酸复合物纳米微球的制备及性能

李彦艳  
【摘要】: 纳米药物具有能够改善药物的溶解速率,增强药物的靶向性、缓释性、可控性,低毒性及智能性等性质。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性,近年来在药物制剂中的应用越来越广泛,壳聚糖基纳米微粒是一类极具应用前景的药物控释载体。本文建立了一种壳聚糖油酸复合物纳米微球体系,对这种体系进行了特性分析,并对纳米微球的制备工艺进行了进一步探讨。 本论文制备了油酰壳聚糖复合物(OCS),并检测了OCS的物理化学性质。利用OCS制备出纳米微球,分析了该纳米微球对成纤维细胞及血液细胞的细胞毒性、体内分布情况以及透粘膜特性。选用阿霉素和利福平做模型药物,检测了OCS纳米微球对药物的控释情况。在OCS疏水修饰的基础上通过羧甲基化、季铵盐化以及降解得到壳寡糖的办法制备了水溶性的两亲衍生物,并制备出纳米微粒。制备了OCS包被的聚丙酸-乙醇酸(PLGA)纳米微球。 利用EDC介导反应及壳聚糖和油酰氯反应的办法合成OCS,红外光谱、紫外光谱及核磁共振谱检测证明了产物的结构。OCS溶解性比壳聚糖差,但是溶解性随pH变化的趋势和壳聚糖一样;随着OCS取代度的增高溶解性降低;随着OCS分子量的增大溶解性降低。所制备的OCS具有降低表面张力的能力;随着取代度的增高和分子量的降低,这种降低表面张力的能力逐渐增强。OCS在溶液中具有较高的粘度,粘度高于壳聚糖,且粘度随着取代度的增大和分子量的增大而增强。OCS在盐酸中的粘度比在乙酸中低;温度增高OCS粘度降低。OCS具有一定的吸湿性,但是吸湿性比壳聚糖差,油酸基的引入打破了壳聚糖分子原来的排列,并且占据了部分氨基的位点,氨基数量的减少使氢键的减少,因此OCS吸湿性比壳聚糖差。 通过荧光探针实验、激光球度散射仪、透射电镜观察检测了OCS纳米微球的成球性质。结果表明随着浓度增大,取代度的增大,OCS分子量的降低成球趋势愈加明显。取代度5%、11%、27%的三个样品临界聚集浓度(CAC)值分别是79.43mg/L、31.6mg/L和10mg/L。分子量的增大不利于微球形成,分子量越大,CAC值越大。CH2Cl2的加入有利于OCS溶液中疏水微区的形成。利用乳化均质法处理OCS可以形成纳米微球,所制备的纳米微球呈圆形,形态完整。取代度5%和11%的两个样品所形成的纳米微球的粒径分别是327.4nm和275.3nm;随着OCS取代度增大球粒径降低,因为在高取代度溶液中能形成更紧密地疏水内核。分子量的增大不利于纳米微球的形成,高分子量的样品不能形成纳米微球。 红外光谱显示利福平已经成功的负载到OCS纳米微球上。随着取代度的增大微球对利福平包封率和载药量逐渐增高;随着分子量的降低微球对利福平包封率和载药量升高。OCS纳米微球具有一定的缓释效果,取代度的增大和分子量的提高可以增强缓释效果。利福平在pH6.0和pH6.8的释放介质中的释放没有明显差异,在pH3.8的介质中释放要比上面两个条件下慢。TPP的加入可以明显减慢利福平的释放。高利福平浓度的样品释放的比较缓慢,药物平衡释放分数较小。红外结果显示阿霉素已经成功的负载到OCS纳米微球上。阿霉素在三个不同取代度的OCS样品中的释放速率和平衡释放分数相差不大;阿霉素在高分子量的OCS样品中具有较好的缓释效果和较高的平衡释放分数。阿霉素在pH3.8的醋酸缓冲液中比在pH6.8的PBS中具有较高的平衡释放分数。投药量对阿霉素的缓释影响不大。OCS浓度的增大可以降低阿霉素释放速率。交联剂TPP的加入对阿霉素释放影响不大。 溶血实验表面直接接触时各个OCS样品对红细胞可被看作是无毒的;然而溶液实验以及纳米微球的结果却显示这些OCS复合物在溶液状态下对红细胞的毒性作用是不容忽视的。大部分OCS样品在作用浓度为0.1%时溶血率均低于10%,符合与血液接触应用以及适用于静脉注射的较宽泛标准。细胞毒性实验显示壳聚糖、OCS及OCS纳米微球对胎鼠皮肤成纤维细胞均未表现出明显的细胞毒性。OCS的细胞毒性略大于壳聚糖,但是所形成的OCS纳米微球对细胞毒性比壳聚糖低。体内分布实验表明纳米微球在心脏和肝脏内基本上没有;肺部分布得较多,在肺部的微球浓度随时间逐渐降低;在血液中的微球浓度随时间降低;肾脏中的微球浓度逐渐增大。透粘膜实验表面OCS和不同取代度的纳米微球对粘膜具有较好的透过性。纳米微球对胃粘膜的吸附性优于OCS溶液;但是对肠粘膜的透过吸附性显著差于溶液。取代度5%的样品对胃粘膜的吸附能力高于2%样品;而对肠粘膜的吸附能力差于2%的样品。 通过羧甲基化、季铵盐化和H2O2降解的办法制备水溶性的双亲OCS衍生物。红外结果显示我们已经成功的制备了羧甲基油酰壳聚糖(OCMCS)、油酰壳聚糖季铵盐(OQCS)和油酰壳寡糖(OCSO)。所制备的OCMCS和OQCS相对壳聚糖和OCS具有更好的溶解性,在中性条件下可以溶解;OCSO在中性条件下能够很好的溶胀。三种材料都具有良好的吸湿性和生物相容性。采用O/W乳化法制备了纳米微球,透射电镜结果显示纳米微球形状完整,粒径分析结果显示大小均为200nm左右。用这种方法成功制备出了在中性条件下的纳米微球,拓宽了我们之前制备的OCS纳米微球的应用范围。 通过乳化法制备了OCS包被的PLGA纳米微球,并检测了制备过程中各个因素对成球率、微球稳定性和微球形态的影响。随着PLGA加入量增多,纳米微球成球率先增大后减小;提高OCS浓度使成球率降低;成球率随着CH2Cl2加入量的增多而上升;提高均质速率使成球率上升。提高PLGA的量有利于纳米微球核心的形成;加大OCS的浓度有利于纳米微球的形成;加大CH2Cl2的加入量有利于纳米微球的形成。所制备的纳米微球具有较好的形态和稳定性,原子力显微镜和透射电镜结果显示样品纳米微球的粒径200nm左右,微球形态圆形,大小均一。 所制备的壳聚糖油酸复合物纳米微球具有较好的形态和稳定性,壳聚糖油酸复合物是一种非常好的可用作载药微球制备的材料。


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