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光响应羧甲基壳聚糖纳米囊的制备及研究

郭晶晶  
【摘要】:刺激响应性高分子化合物是指在一定条件下,通过其自身物理或者化学性质的改变,对温度、pH等外部刺激作出敏锐应答的物质。与传统的外部刺激相比,光刺激具有其独特的优势,因为外加光的时间、位置和角度都可以进行精确的控制,这样就可以实现对控释体的可控刺激。本文以丁二酸酐作为连接臂,在羧甲基壳聚糖的氨基上接枝具有光响应性的邻硝基苯甲醇,制得光响应羧甲基壳聚糖衍生物,然后进一步制得光响应性的空心纳米囊。主要研究工作和结论如下: 一、制备具有光响应性的羧甲基壳聚糖衍生物,确定其结构,研究其相关性质。 采用丁二酸酐开环与光响应性的邻硝基苯甲醇反应生成中间产物,然后通过中间产物上的羧基与羧甲基壳聚糖上的氨基反应生成酰胺键得到两亲性羧甲基壳聚糖衍生物,采用红外与核磁手段表征衍生物的结构,通过TLC、UV、HPLC等技术手段考察和确定中间产物和羧甲基壳聚糖衍生物的光响应性。 二、以光响应羧甲基壳聚糖衍生物为原料制备空心纳米囊,确定其稳定性、光响应性和pH敏感性。 (1)将制备的羧甲基壳聚糖衍生物均匀分散到体系中,经调节pH和超声制得空心纳米囊,然后再戊二醛的辅助交联下得到稳定性较好的空心纳米囊,透射电镜图显示,光响应性空心纳米囊及戊二醛辅助交联后的空心纳米囊都具有很明显的空心结构,并且形态规整,分布均匀,粒径比较均一。与戊二醛辅助交联前的空心纳米囊相比,辅助交联后的空心纳米囊的壳结构更加紧密。 (2)动态光散射结果表明,结构经过戊二醛辅助交联锁定的空心纳米囊比未交联的空心纳米囊具有更好的稳定性,并且平均粒径明显变小,分散更加均匀。 (3)光响应性空心纳米囊及戊二醛辅助交联后的空心纳米囊都具有较好的光响应性。戊二醛辅助交联的空心纳米囊在光刺激条件下,结构中的光响应基团断裂,壳骨架中的交联网络结构被破坏,粒径变大,分布变宽;未交联的空心纳米囊在光刺激条件下,结构中的光响应基团断裂,亲疏水比例发生改变,导致疏水作用力的减弱,最终空心纳米囊破裂。 (4)戊二醛辅助交联的空心纳米囊显示出明显的pH敏感性。pH值在较低范围时,其粒径较小,而pH值在较高范围时,其粒径较大,但当pH值超过一定范围时,粒径又有变小的趋势;纳米囊中光响应基团的含量对空心纳米囊的pH敏感性影响不大,这是辅助交联剂戊二醛用量相同的原因;当pH<3.0时,空心纳米囊会沉淀出来,但能够重新分散在合适pH值的溶液中。 三、考察以灭草松作为药物模型的载药纳米囊的药物释放释放情况,为该纳米模型在纳米药物载体领域的发展提供理论依据。 (1)以所制备的空心纳米囊为载体,以灭草松为药物模型,采用原位包载,得到载药空心纳米囊。投药量影响空心纳米囊的载药量与包封率:随着投药量的增大,载药量也不断增大;但当投药量的增大时,包封率先增大后减小,在一个临界点时达到最大。 (2)光刺激环境影响纳米囊的药物释放:在光刺激条件下,药物有较快的释放,而在无光刺激条件下,药物的释放相对缓慢。纳米囊的组成影响纳米囊的药物释放:在暗环境中,三种载药纳米囊的药物释放趋势相同,都没有或是极少量药物释放出来;在光刺激条件下,载药纳米囊中光响应基团的取代度越低,药物释放的速率越快。


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