磁性壳聚糖聚丙烯酸微球的制备及性能研究

磁性壳聚糖聚丙烯酸微球的制备及性能研究

地壳聚糖是甲壳素脱欧基的产物。这是一种天然的高含量。由于具有良好的生物相容性、无毒和粘性等优点,在医药、生物工程等领域展示出良好的应用前景。目前,壳聚糖微球在缓释药物和“靶向药物”方面的研究是一新的增长点。磁性壳聚糖微球是指内部含有磁性金属或金属氧化物(铁、钴、镍及其氧化物)的超细粉末且具有磁响应性的壳聚糖微球。它是一种新型的功能高分子材料,不仅具有壳聚糖微球的特点,而且具有磁响应性。用磁性壳聚糖微球固载药物,在外加磁场作用下能够达到增强靶向治疗的目的。本文通过壳聚糖与丙烯酸进行接枝共聚,用戊二醛作为交联剂,制备了粒径小(100~400nm)、表面具有两性基团(—COOH和—NH2)的磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球。用扫描电镜、红外光谱、元素分析等对磁性微球进行形态观察和结构表征,同时测定了磁性微球的磁性能,并用牛血清白蛋白(BSA)作为模拟药物,就其对BSA的固载进行了初步研究。1实验部分1.1外光谱仪仪壳聚糖(脱乙酰度>85%,浙江玉环生物化学有限公司),XL30扫描电镜(philips),IR-480红外光谱仪(日本岛津),721分光光度计(上海第三分析仪器厂),As3210超声波振荡器(天津科学仪器厂),LDJ9600振动磁强计(美国);2400Ⅱ元素分析仪(美国)。1.2实验方法1.2.1壳聚糖-聚丙烯酸的合成壳聚糖-聚丙烯酸的制备:称取0.1g壳聚糖置于烧杯中,加入50mL1%的乙酸溶液,磁力搅拌30min使其溶解完全,脱去气泡;将之与10mL20%的丙烯酸溶液、2mL0.1mg/mL的过硫酸钾溶液在单颈烧瓶中混合均匀,在70℃条件下回流反应45min,于pH=4.0的磷酸缓冲液中用透析袋透析除去未反应完的丙烯酸,得到壳聚糖-聚丙烯酸白色悬浮液。磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球的制备:取5mL的磁流体(按文献方法自制),离心,蒸馏水洗至中性,加入到20mL20%的聚乙二醇溶液中,超声分散均匀;移取20mL壳聚糖-聚丙烯酸白色悬浮液,在锥形瓶中混合均匀,加入4mL25%的戊二醛,交联30min,抽滤,蒸馏水多次洗涤,丙酮洗涤,真空干燥。对合成的磁性微球结构由红外光谱进行表征,表面形态用扫描电镜观察,C、H、N、O含量用元素分析仪进行分析,用邻二氮菲吸光光度法测定铁,磁性能用SQUID磁强计表征。1.2.2蛋白凝胶液及时间平行称取约20mg磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球5份,分别置于100mL锥形瓶中,加入18mL磷酸缓冲溶液(pH=4.6)中,超声分散均匀。以BSA为模拟蛋白药物,分别加入12mL浓度为1mg/mL的BSA(用pH=4.6磷酸缓冲液配置)溶液,置于恒温摇床上(摇速为170r/min、固定温度),振荡不同时间(1h,3h,5h,7h,9h)。取出,用砂芯漏斗过滤,滤液中BSA的含量用考马斯亮兰法进行测定。2结果与讨论2.1实验结果与分析磁性微球的大小和形貌主要取决于高分子微球的合成条件。在本实验条件下制备的磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球外表呈细粉状,具有较好的分散性,扫描电镜表征如图1所示,粒径约在100~400nm之间。2.2-壳聚糖的吸收峰图2是壳聚糖(a)、壳聚糖-聚丙烯酸(b)、磁性壳聚糖-聚丙烯微球(c)的红外光谱图。从图2可见,三者都含有3400、2890、1651、1430、1378、1320、1260cm-1等吸收峰。3400cm-1左右的宽吸收峰是壳聚糖中O—H的伸缩振动吸收峰与N—H的伸缩振动吸收峰重叠而成的多重吸收峰;2890cm-1的吸收峰是残糖基上的甲基或次甲基的C—H伸缩振动吸收峰;1651cm-1是α-壳聚糖的酰胺Ⅰ谱带;1430cm-1是CH2弯曲振动和CH2摇摆振动;1378cm-1是CH3对称变形振动;1320、1260cm-1是酰胺Ⅲ谱带和CH2摇摆振动;1000~1100cm-1是一级醇羟基的C—O伸缩振动。这些是壳聚糖的特征吸收。图2b、c中都有丙烯酸中羰基的伸缩振动吸收峰1720cm-1,而且在1530cm-1和1420cm-1附近也有吸收峰,这可归属于羧酸根的对称和不对称振动峰。另外,图2c和b相比,在1720cm-1处的吸收显著增强,这是磁性微球中的悬挂醛基与丙烯酸中羰基的吸收互相叠加的结果。2.3磁性微球中铁、c、h、n、o含量测定将磁性微球用1.0mol/mL的盐酸溶解,用邻二氮菲吸光光度法测定铁含量;对磁性微球中的C、H、N、O含量用元素分析仪进行测定。结果见表1。2.4饱和磁化材料图3与图4是磁性微球的磁滞回线和磁化曲线。从图3可知磁性微球的饱和磁化强度约为1.30emu/g,磁矫顽力为280Oe,属于弱磁性材料;从图4可知其磁化率随温度的升高而降低,在常温下为2.16×10-4,介于10-5~10-2,是顺磁性材料。2.5聚糖-聚丙烯酸微球的固载以牛血清白蛋白(BSA)为模拟蛋白药物,用吸附的方法就磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球对BSA进行固载研究。结果发现,磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球对BSA的吸附量随吸附时间的增大而增大,大约7h后,达到了吸附平衡,饱和吸附量约为400mg/g(图5)。3磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球磁性壳聚糖-聚丙烯酸微球,是通过对壳聚糖进行引发接枝,增加其表面的功能基团,然后在磁流体的存在下、以聚乙二醇作为分散剂,用戊二醛作交联剂进行交联聚合合成的。该磁性微球由于表面引入了羧基,且粒径小(100~400nm),可大大提高对蛋白类药物的固载效果。用BSA作为模拟蛋白药物,用吸附法进行固载。结果发现,该磁性微球对BSA具有较好的吸附作用,最大吸附量可达400mg/g。磁性