壳聚糖凝胶的温敏性及其药物缓释性能研究

1、壳聚糖凝胶的温敏性及其药物缓释性能研究【摘要】目的研究壳聚糖/甘油磷酸钠(S/GPS)水凝胶的温敏性及载药凝胶缓释性能。方法试管倒置法研究不同配比、不同pH对S/GPS体系凝胶化性能的影响；红外光谱表征S/GPS复合物；紫外分光光度法考察温敏凝胶相变动力学曲线，并测定载药凝胶的累积释放度。结果56%GPS与2%S体积配比从0.2增到0.8混合液pH6.5,在37下凝胶化时间(GT)从10in缩短到1.5in；56%GPS/2%S体积比为0.4的混合液，pH6.5升至7.0，37下GT从120s减少到90s；56%GPS与2%S以体积配比为0.2时混合液pH6.9，在25时维持液相，温度从30升

2、至45，GT从9in降至1in，在37时，可快速凝胶化GT为130s。依诺沙星为模型药物，载药凝胶12h累积释放度为62%，依诺沙星原药3h累积释放度到达97%。结论一定配比S/GPS体系在37具有快速凝胶化特性，温敏性载药凝胶对药物具有缓释作用。【关键词】壳聚糖；水凝胶类；依诺沙星；迟效制剂；生物相容性材料1材料与方法1.1材料1.1.1试剂S大连鑫蝶甲壳素，脱乙酰度95%，分子量50000，GPS美国AlfaAesar公司，依诺沙星福建建东药厂，批号20221109，其他试剂均为分析纯上海化学试剂公司。1.2方法1.2.1S/GPS体系温敏性实验2gS溶解在100L盐酸(0.1l/L)溶液

3、中，配制成的2%S溶液，移取一定体积的2%S溶液于试管中，按比例逐滴参加56%GPS溶液，振荡混匀后，以少量的NaH稀溶液0.02l/L调节混合液的pH值。放入水浴恒温器恒温，参照文献11用试管倒置法研究GPS/S配比、pH及温度等条件对S/GPS体系凝胶化性能的影响。观察凝胶化现象，记录凝胶化时间(GT)。1.2.2S/GPS体系凝胶相变动力学曲线移取一定体积的2%S溶液于试管中，按比例逐滴参加56%GPS溶液，振荡混匀后，以少量的NaH稀溶液0.02l/L调节混合液pH6.9，混合液转入比色皿中，装有混转贴于论文联盟.ll.3讨论GPS为弱碱性化合物(pKa6.34)，构造中存在羟基和磷酸

4、根负离子，是对人体平安的双官能团阴离子偶联剂，磷酸根负离子可与壳聚糖的质子化氨基NH3+通过静电引力作用交联，使壳聚糖溶液产生凝胶化，形成三维凝胶网络。凝胶网络的形成与环境温度有关，凝胶机理一般是认为与凝胶中存在的静电作用，氢键及亲、疏程度衡有关1,14。GPS与S二者间存在着三类型的互相作用力平衡，一是S链间的静电斥力及S与GPS的静电引力平衡；二是氢键作用平衡，如S链间氢键作用、S与GPS间、S与水的氢键作用；三是S的疏水作用。这些互相作用力的平衡都会随温度的改变而改变，S/GPS水凝胶体系从而表现出温度敏感性1。参加弱碱性的GPS，可局部中和壳聚糖NH3+，削弱了S分子链间的静电斥力及与

5、水的氢键作用。加适量的GPS时，在低温25下，因壳聚糖与水的氢键作用仍较强，加上GPS位阻作用，阻止了壳聚糖链的凝胶化交联。但随着温度升高，NH3+质子热运动增加，弱碱性的GPS可以成功地夺取NH3+上的质子，使S的NH3+数量进一步下降，S分子链间氢键作用增强，同时S与水之间氢键作用减弱，疏水作用占主导地位，于是S分子链出现交联形成凝胶15。透光率随温度变化的凝胶动力学曲线显示，在37附近透光率急剧降低，并出现拐点，出现凝胶化。凝胶化复合物的IR光谱与S、GPS的IR谱图比拟，吸收峰的变化和位移说明二者不是简单的物理混合，GPS与S之间存在偶极静电作用磷酸根和S的质子化氨基以及羟基间的氢键作

6、用，也从另一方面说明凝胶机理与S/GPS混合液存在的静电作用，氢键及疏程度衡有关。随着GPS用量比的增加，GPS夺取更多NH3+质子，加速S链间静电斥力减弱，使S/GPS溶液在37下凝胶化时间减少，或在较低的温度下就可以凝胶化。但用量增大到一定时如56%GPS与2%S等体积混合，因中和电荷、溶液碱性进步及溶解到达饱和等诸多因素使混合液中的S沉淀析出。显然，pH值对凝胶化也有影响。一定的pH值范围内，升高S/GPS的pH值，溶液中质子减少，那么游离氨基多，S链间静电斥力减小，分子链间氢键作用增强，使S/GPS在37时的凝胶化时间也减少图2。当pH7.2时，因S的溶解性降低而沉淀析出。而当pH值较

7、低时pH4，氨基质子化程度高，同时抑制GPS磷酸质子解离，S链以静电排挤占主导，不易交联凝胶化。具有温度敏感性的给药系统，载药凝胶缓慢地、持续地释放药物，长时间与作用部位发生严密接触并吸收药物，避开首过效应，进步药物的生物利用度；可减少给药次数，延长药物生物半衰期，增加药物疗效。在温度敏感性原位凝胶给药系统的实际应用中，既要求体系具有在生理温度37快速凝胶化的特性，又要求在常温25时保持液相制剂的稳定。本实验选用56%GPS/2%S体积配比为0.2，常温时可持续保持液相，30in内未出现凝胶化，当温度升高至37时，凝胶化时间为130s，合适于载药实验及缓释性能考察。结果载药凝胶12h累积释放度

8、为62%，依诺沙星原药3h累积释放度到达97%，实验结果说明S/GPS凝胶体系对药物依诺沙星有明显的缓释作用。其药物缓释时间较其它凝胶骨架体系对药物的缓释时间数天短，这是因为这种温敏凝胶含水量大，具有较大的网络孔道，小分子药物较易通过凝胶网络孔道扩散逸出，文献报道小分子亲水性药物在此系统中数h可完全释放16。此外，药物在此凝胶系统的释放速度还与药物相对分子质量的大小有关2。转贴于论文联盟.ll.本实验中不同配比的S/GPS体系在37时均有快速凝胶化的特性GT为75130s，S和GPS均具有良好的生物相容性，温敏性载药凝胶对药物具有缓释作用，S/GPS是温度敏感性给药系统的理想载体。合液的比色皿

9、放入水浴恒温器恒温3in后，取出用擦镜纸快速擦干，参照文献12分光光度法，450n处测定S/GPS混合溶液的透光率随温度变化，绘制凝胶相变动力学曲线。对照样品2%S溶液同法测定。1.2.3红外光谱表征凝胶化的S/GPS复合物进展过滤，烘干，研磨，KBr压片，红外光谱检测。A=0.097-0.0069(R2=0.999)将一定量载药凝胶小心地从试管中移至一端已封口的透析袋中，PBS5LpH7.4淋洗试管，淋洗液转入透析袋中，并扎紧另一端封口。将透析袋放入装有PBSpH7.4195L的锥形瓶中。将此锥形瓶放入振荡器中，恒温37，调转速100r/in进展实验。定时取样3L并及时补充37的PBS3L，

10、维持介质总体积为200L，将各时间点的样品以PBS为对照，在波长262n处测定各时间点处的吸光值A1。同时测定空白凝胶的吸光值A2，载药凝胶中药物吸光值A=A1-A2，代入标准曲线计算浓度，求各时间点处载药凝胶中药物累积释放度%。同法测定依诺沙星原料药在一样条件下体外释放的累积释放度%。平行实验3次，以xs表示。2结果2.1GPS/S配比对凝胶化时间影响56%GPS与2%S体积配比从0.2增加到0.8混合液pH6.5,在37下GT从10in缩短到1.5in图1。随着GPS用量的增加，GT减少，但2%S与56%GPS等体积混合时析出沉淀。2.2pH对凝胶化时间影响56%GPS/2%S体积比为0.

11、4的混合液，pH6.5升至7.0，37下GT从120s减少到90s图2。当pH7.2时因S溶解度减小而产生沉淀析出。GT：凝胶化时间；GPS：甘油磷酸钠；S：壳聚糖.2.3温度对凝胶化时间影响不同配比56%GPS/2%S混合液pH6.9的凝胶化时间随不同温度而变化。温度升高，凝胶化时间均减少，在37时均有快速凝胶化的特性GT为75130s。体积配比为0.2的56%GPS/2%S混合液，常温时可持续保持液相，30in内未出现凝胶化，当温度升高至37时，GT为130s。应选定该配比的S/GPS体系为载药实验，考察载药凝胶的缓释性能表1。表1温度对壳聚糖/甘油磷酸钠S/GPS体系2.4凝胶相变动力学曲线S/GPS体系v56%GPS/v2%S=0.4，pH6.9的透光率随温度升高而变化的凝胶动力学过程图3显示，随着温度从20升高到30，S/GPS体系的透光率缓慢降低，在37附近因凝胶化出现，透光率急剧降低，并出现拐点，40以后固化，透光率几乎为0。而2%S溶液的透光率随着温度从20升高到45，未见变化。图3壳聚糖/甘油磷酸钠(S/GPS)溶液v56%GPS/v2%S=0.4，pH6.