药物载体多孔壳聚糖的制备
第Ⅰ部分:文献综述
高分子材料的出现 ,极大地方便了人们的生活:当前世界高分子材料产量已超过 1.2亿吨, 但其使用后产生的不可 自然分解的大量废弃物变成了白色污染源 , 它们不仅大煞风景 , 而且造成地下水及土壤污染, 妨碍动植物生长, 危及人类健康和生存。 随着人类对环保的 日益重视 ,高分子材料要继续发展必须从根本上解决 “白色污染”问题 , 走可持续发展的道路。因此,开发新型的、 能在使用后短期内由自然条件即能分解的可生物降解高分子材料,已成为 目前研究的热门课题。
高分子材料被越来越多地用于生物医学和药学领域,其中尤以可生物降解高分子材料应用最为广泛这类材料小仅具备可生物降解性和生物相容性 还可通过其自身其有的可生物降解重复单元与药物和日标受纳体产生相互影响,用作引导神经再生的修复架、脉管移植材料和药物缓释载体等 其中尤以用作药物缓释载体的可生物降解材料具有能被动物和人体吸收代谢的功能, 与小可降解的聚合物药物缓释体系相比. 它们便要具有三大优点: 1 缓释速率主要由载体的降解速率控制,对药物性质的依赖较小, 药物包裹量和儿何形状等参数的选择范围更广: ②释放速率更为稳定 在扩散控制释放体系中, 释放速率一般都会随时间而递减 如果使用可降解材料作载体. 随着材料的降解, 药物的渗透率加快, 叮抵消扩散速率的降低_ 在理想的情况下, 释放速率可维持恒定, 达到零级释放动力学模式 ③更适十不稳定药物的释放要求 在不降解释放体系中, 药物的释放首先通过水扩散至载体内部溶解药物, 形成溶液再扩散释放出去。 而在可降解体系中, 由于载体的可降解性, 药物释放无须通过这一较长的过程, 药物微较在溶液中滞留的时间较短。 生物降解塑料作为高科技生物产品和环保产品已成为各国研究及发展的热点。根据合成方法的不同,生物降解塑料可分为天然高分子、生物合成和人工合成三大类。天然高分子材料具有生物相容性好、降解产物可被人体完全吸收等优点,但其力学与可加工性能不好,降解时间不能精确控制与计算,质量稳定性较差;微生物合成的聚酯具有良好的降解性能,但其物理性能较差;而通过化学方法可以对合成的目标产物进行人为的分子设计,并在分子链上引入不同种类和数量的基团,从而得到的聚合物具有预测的物理化学性质,达到降解速率可控,以满足生产生活的需求。
多孔无机材料的形成主要是其无机物前体在模板剂的作用下,借助有机超分子/无机物的界面作用,形成具有一定结构和形貌的无机材料( 有时则根据需要加入催化剂或助剂(如共溶剂等),然后除去溶剂,经煅烧或化学处理除去模板剂得到多孔材料( 多孔材料按照孔径的大小可分为:微孔(孔径 "5C),中孔(孔径" *%5C)和大孔(孔径 *%5C)材料( 由于多孔无机材料因在微加工、吸附、储氢、催化、生物分离、电子器件、矿化和色谱载体等方面的广泛应用而引起人们的极大兴趣(对孔的大小和分布不进行精确控制的多孔材料可用作质轻的结构材料或者热、声和电的绝缘体以及药物控释载体等(对孔径大小进行一定程度的控制的材料用于常规的催化分离、吸附层析和过滤等( 有些精确控制孔的大小和分布的晶体可用作太阳能收集器,定量控制装置以及用做X1射线或者中子的微聚焦镜 而具有特定的孔的形状和孔道内具有特定基团的多孔材料则用于分子识别和化学传感器等多种技术中(多孔材料的合成,关键问题是如何控制孔的大小、形状和分布,以及在孔道中引入功能基团和功能分子( 制备多孔材料有多种方法,常用的有倒相法、相分离法、溶剂致孔法等( 但是这些方法都存在不能精确控制孔的大小和分布的缺点( 近年来在多孔材料制备的技术研究中,从仿生构思出发的模板技术的运用引起了人们的注意,成为制备含孔材料最有效的工具之一( 因为在模板法中孔的大小和形状由模板决定,只要制备合适的模板就能控制孔的大小和形状,另外,根据所要识别、分离或催化底物的结构和性质,模板物可以选择低分子化合物、低聚物、聚合物、分子聚集体、金属离子和金属络合物(这些模聚物通过一定的基团的结合作用使模板聚合物具有特定的模板孔穴,从而获得功能化和智能化的材料,因而是一种颇具吸引力的方法。
近年来随着引导组织再生材料的不断改良与发展, 引导组织再生术 (G-5?9? H5::-9 I9J9/9.045"/,GHI) 被广泛地用于牙周疾病的手术治疗, 使过去许多牙周破坏严重而被视为必须拔出的牙齿得以保留。其原理是利用生物膜覆盖病变的牙槽骨脊和根面,造成一定的膜根间隙, 阻止牙龈纤维组织与根面接触, 阻挡或延缓龈上皮细胞生长、愈合,选择性地使牙周韧带细胞优先占据根面, 并利用细胞分化和再生能力恢复已破坏的牙周组织。而GHI 技术实施的关键是制备出合适的引导膜材料。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物, 甲壳素是节肢动物如虾、 蟹、 昆虫等外壳的重要组成部分, 是一种极为丰富的天然再生资源。壳聚糖无毒、 生物相容性好、 可生物降解, 加之具有良好的成膜性、 可纺性、 抗血凝性、 促进伤口愈合和防腐抗菌等功能, 作为生物医用材料倍受关注 [%]。近年来, 壳聚糖作为天然医用高分子材料在可吸收手术缝合线、 止血材料、 伤口包扎材料以及人造皮肤等方面的研究十分引人注目。本文主要研究壳聚糖膜的制备及其相关性能, 旨在为壳聚糖膜在组织工程中特别是作为 GHI 技术屏障膜的应用提供一定的信息。
壳聚糖是自然界中仅次于纤维素的天然多糖,其独特的聚阳离子性质和优良的成膜性使其在医药、化]二等领域作为新型功能膜材料具有巨大的潜在应用前景。壳聚糖学名(1,4)一2一氨基一2一脱氧一B—D葡聚糖,是天然生物多糖甲壳质的脱乙酰基衍生物,难溶于水和碱性溶液,可溶于大多数稀酸。甲壳质广泛存在于甲壳类动物如虾蟹及昆虫等的外壳以及许多低等植物的细胞壁中,是天然高分子材料,提取后,经化学法脱乙酰基(脱乙酰度大于70%),壳聚糖具有许多反应基团,可被广泛的进行化学改性修饰,如酰化、羧基化、醚化、N一烷基化及酯化等。正因为它是一种天然聚阳离子生物多糖,故具有良好的成膜性,可做为药品及农药的控释载体材料等,同时具有生物降解性、生物相溶性和生物吸收性等特色。由于聚糖膜较脆,在作为膜材料时需要加入一定的交联剂和致孔剂对其进行交联改性,以增大膜的孔径和塑性及稳定性。
甲壳质是无脊椎动物外骨骼的重要组成部分,是一种来源极其广泛的自然资源,壳聚糖是甲壳质 N一脱乙酰基的产物,是一种天然直链状氨基多糖。壳聚糖具有很好的成膜性、通透性、吸附性,特别是由于壳聚糖无毒 ,可被体内的溶菌酶缓慢降解而吸收,即具有生物降解性、生物相容性和生物可吸收性等特点,同时又具有抑菌、促进皮肤再生、加速伤口愈合等功效 ,因此壳聚糖在人造皮肤、医用敷料、组织工程 和药物控释载体等医药领域被广泛研究。为了增大表面积、增加吸附量、有利于细胞和组织的附着 ,壳聚糖常以多孔膜的形式应用。因此多孔壳聚糖膜的制备工艺及多孔膜的理化性能是关键,本文对多孔壳聚糖膜制备和在医药领域的应用研究进行了综述。
攀壳素或轰聚糖峦予其生锈活娃、生兹籀容彀秘生耪弩簿瓣往霹以箨为秘友裁可以作成缓释剂等。在医药学领域,甲壳素或壳聚糖及其衍生物还可以提高黏膜的通透性,可以作为靶向载体,可以用于制备生物材料等剐。 以壳聚糖制成胶囊惫裹R68070≤一穗瓤黧鹩盘检烷合箴酶撩销裁)麓来治疗溃疡黢结弱炎,霹避免药物在酸性环境中的破坏和吸收,使其到达病变结肠部位(pH约为7.4),取得良好的治疗效果;以壳聚糖制成的生物管用予桥接缺损神经,可以抑制成纤维细胞的生长,透露耱壹毒搴经瘩懿形成,为辘突熬生长翻造蠢稠瓣徽环境;在磷酸钙誊东满巾鸯羹天壳聚糖作为配辩,可以撼离骨水泥的内聚力,防止箕在钵内降解,并具商良好的组织相容性pol;甲壳索或壳聚糖也可用于酶的固定化方面;可作为骨缺损支架材料,还可镧备缀织王程爱簧鸯搴支繁材糕,瘸子入工髯等天王撩害静体舞塔养。
由于壳聚糖本身能与许多物质化会,制成特殊舶药物,以壳聚糖为镪裹材料包埋自制的磁流体,并偶联色素配基得到的一种新型亲和磁性毫微粒在细胞分离、固定化酶、免疫渗断及肿瘤靶向治疗等许多方面均有应用口。3”。将壳聚糖和丝心蛋白共混可交联成半互穿聚合物网络结构,具有智能水凝胶的性能,用此聚合物制成包药微球,形成缓释剂,减少服药次数和药物的不良反应,采用溶液共混法制备出纤维素/甲壳素共混膜具有良好的抗凝血性能。
第Ⅱ部分:实验部分
1. 试剂和仪器
壳聚糖(脱乙酰度大于90%)、邻苯二甲酸二丁酯、冰醋酸、氢氧化钠(固体颗粒)、丙酮、EDTA、奈斯勒试剂、氯化铵、乙醇、阿司匹林等。75 1型紫外一可见分光光度计;电子天平;超声混合仪。
2. 多孔壳聚糖膜的制备
(1)多孔壳聚糖膜的制备
准确称取2.5 g壳聚糖溶于100 ml 2%醋酸溶液中,离心后静置至无气泡。
取5 ml溶好的壳聚糖溶液,加入1g碳酸钠,再分别加入0.01,0.1,0.2,0.5,l.2 Hll致孔剂邻苯二甲酸二丁酯,用超声仪混合均匀后,在自制的玻璃载片上,涂布流延成膜加热烘干。
(2)红外光谱的测定
将晾干后的膜用1%NaOH溶液浸泡60 min,取出后用蒸馏水洗至中性。在丙酮溶液中浸泡30 min,取出后揭膜,进行红外光谱的测定。
3. 多孔壳聚糖包膜阿司匹林的制备
将选好致孔剂配比的壳聚糖溶液中加入一定量的阿司匹林,涂膜晾干后备用。
4. 壳聚糖膜释放阿司匹林含量的测定
(1)阿司匹林标准溶液的配制
用固体氯化氨和二次蒸馏水准确配制1.00m/L的阿司匹林标准液,再稀释成10.0ug/1.00 ml的阿司匹林标准应用液。
(2)阿司匹林标准曲线
准确吸取阿司匹林标准应用液0.10,0. 20,0. 40,0. 60,1. 00 m1分别加入到10ml吸收池中,加入EDlrA以消除干扰离子的影响,再加入奈斯勒试剂显色,用水稀释到刻度摇匀后,以空白液为参比池,在波长为420 nm处,用分光光度计测定吸光度,绘制出标准曲线。
(3)阿司匹林溶出率的测定
取二次蒸馏水,浸泡壳聚糖包膜阿司匹林,在不同的时间里,阿司匹林会被溶解释放出来,用分光光度计测定氨氮的含量及尿素的溶出率。
参考文献
[1]李华沁 多孔壳聚糖膜材料的制备及性能研究叨.生物医学工程学杂志,1999,16漕刊):113~114.
[2]于经元,自书培,康仕芳 缓释化肥概况阴.化肥工业,1999,26(5):16.
[3]杜建军 廖宗文 包膜控/缓释肥养分释放特性评价方法的研究叨.磷肥与复肥,2003,18(2):12.
[4]李沙 李弊儒 侯新朴.海藻酸钠-壳聚糖微囊的制备及载药性质的研究阴.中华临床医药,2002,3(14):1—3.