（有机化学专业论文）壳聚糖载药微球的制备及其释药性能研究.pdf

l i l i i iii 1 1 1 1i i ii i i ii ii l l l 、t17 3 915 6 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名： 铷d 年厂月叫日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发 发布口解密后发布 敝储签名黝翩躲瘸张年多叫日 刁刃d 壳聚糖载药微球的制备及其释药性能研究 摘要 将药物制成微囊，以微粒的形式通过口服或者静脉给药的方式进入人 体内，打破了药物传统的给药方式，克服了药物的一些固有缺点，用以满 足i 临床治疗的需求。与传统的给药方式相比，药物微囊制剂可以减少服药 次数同时控制药物的释放量，因此较传统的药物制剂具有明显的优势。壳 聚糖具有优良的生物相容性，作为药物微囊的原料具有广阔的发展前景。 本文的主要工作有： 通过乳化交联法制备了盐酸海地芬一壳聚糖载药微球，充分考察了不同 因素对微球质量的影响。通过正交试验得出制备微球的最佳工艺条件为： 壳聚糖浓度2 、戊二醛用量3i n l 、搅拌速度7 0 0r a d m i n 、交联时间5h 、 水油比( v v ) 1 ：4 、投药比( m c h m c s ) 1 ：7 、乳化剂浓度1 5 。所得壳 聚糖微球的平均粒径7 8l am ，载药率3 6 5 ，包封率6 1 2 。 用红外光谱( f t - i r ) 、扫描电镜( s e m ) 、x 一射线衍射和热重一示差扫描 量热法( t g d t a ) 对制备的微球进行表征：红外光谱表明戊二醛与壳聚糖 发生了席夫碱交联作用，有利于药物被包埋，扫描电镜显示微球球形圆整、 分散均匀，壳聚糖成球后结晶度下降，显现无定形态。 通过在模拟环境下的药物缓释试验数据表明：释放介质的p h 值、交联 剂用量、c s 浓度、投药比的变化都对微球的释药有影响。微球在释放过程 中普遍存在突释现象，然后在缓释阶段释药速率比较平稳，2 4h 累计释药 率能达到5 0 以上。 采用离子一乳化交联法制备了载药微球，相对1 中的制备法，具有药物 包埋速度快，具有更高的载药率与包封率。该法的最佳制备条件为：壳聚 糖浓度1 、c h c s 为l ：1 2 、t p p c s 为1 ：3 、p h 等于5 ，所制备的微球载 药率6 1 8 ，包封率8 8 9 。制得的微球外形显示完整的球形结构、微球 分散均匀。通过在模拟环境下的药物缓释试验数据表明：药物释放的趋势 与乳化交联法制备的微球相同，具有良好的缓释性能。 关键词：壳聚糖乳化交联法载药率包封率三聚磷酸钠体外释药 l i s t u d yo np r e p a ra t i o no f d r u g l o a d e d m i c r o s p h e r e so fc h i t o s a na n di t sd r u g r e l e a s i n g p r o p e r t i es a b s t r a c t t h em i c r o - c a p s u l ea st h en e wd o s a g ef o r mc a nf u l f i lt h er e q u i r e m e n t si n t h ec l i n i c a lm e d i c i n ef i e l d t h em i c r o - c a p s u l ei s i m p o r t e dt h eb o d yb yo r a l a d m i n i s t r a t i o no rm a i n l i n e ，t h et r a d i t i o n a ld r u g d e l i v e r i n gp a t t e mi s c h a n g e d a n ds o m ed i s a d v a n t a g e so ft h ed r u gi s o v e r c a m e c o m p a r ew i t ho r d i n a r y d r u g d e l i v e r i n gs y s t e m ，d r u g l o a d i n gm i c r o - c a p s u l ed o s a g ec a ni n c r e a s et h e d r u gp e r f o r m a n c ea n dd e c r e a s et h em e d i c i n e t a k e nf r e q u e n c y , i th o l d so b v i o u s a d v a n t a g e st h a nt h eo r d i n a r yd o s a g e c h i t o s a nh a sw e l lb i o - c o m p a t i b l ea b i l i t y , a st h em a t e r i a lf o rm i c r o - c a p s u l e ，i th a st h ew i d ed e v e l o p m e n tp r o s p e c t si n f u t u r e t h em a i nr e s u l t si nt h et h e s i sj u s ta sf o l l o w s ： i nt h et h e s i s ，t h ec h i t o s a nm i c r o s p h e r e so fl o a d e dc l o m i p r a m i n eh y d r o c h l o r i d e ( c h ) w a sp r e p a r e db ye m u l s i o nc r o s s - l i n k i n gm e t h o da n ds o m e i n f l u e n c i n gf a c t o r sw e r ei n v e s t i g a t e d t h eb e s to p t i m i z e dc o n d i t i o no fm i c r o s p h e r e sp r e p a r a t i o ni sc h i t o s a nc o n c e n t r a t i o n2 ，g l u t a r a l d e h y d e3m l ，t h e s t i r r i n gs p e e d7 0 0r a d m i n 一，t h ec r o s s l i n k e dt i m e5h ，t h er a t i oo fw a t e r - o i l ( v v ) 1 ：4 ，t h ed o s i n gr a t i o ( m c h m c s ) 1 ：7 ，t h ee m u l s i f i e rc o n c e n t r a t i o n1 5 t h ea v e r a g ed i a m e t e ro fm i c r o s p h e r e sa r e7 8um t h ed r u g l o a d i n gr a t i oa n d e n c a p s u l a t i o nr a t i oo fm i c r o s p h e r e sa r e3 6 5 a n d61 2 r e s p e c t i v e l y t h ed r u g - l o a d i n gc h i t o s a nm i c r o s p h e r e sw e r ec h a r a c t e r i z e db yf t - i r ， i i l j目 【lri ；ll s e m ，x r a ya n dt g d t a ，t h ef t o l rr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eg l u t a r a l d e h y d e h a db e e nc r o s s l i n k e dw i t ht h ec h i t o s a na n dm i c r o s p h e r e sh a dg o o ds h a p ea n d d i s p e r s i b i l i t y t h ec r y s t a l l i n i t yo fd r u g - l o a d i n gm i c r o s p h e r e so fc h i t o s a n d e c l i n ea n dp e r f o r ma sa m o r p h i s m r e l e a s i n gd r u ga b i l i t y o f m i c r o s p h e r e s w e r es t u d i e di na r t i f i c i a l o u t s i d e b o d ye n v i r o n m e n t t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h em i c r o s p h e r e s q u a l i t y w r ea f f e c t e d b yp hv a l u e ，c r o s s l i n k i n ga g e n ta m o u n t ，c h i t o s a n t c o n c e n t r a t i o n ，d o s i n gr a t i o ，t h em i c r o s p h e r e sh a dh i g hi n i t i a lr e l e a s e ( b u r s t e f f e c t ) o ft h ed r u gi nt h eb e g i n n i n ga n dt h e nw i t has t e a d yr e l e a s ei nt h e f o l l o w i n gt i m e a f t e r2 4h ，t h ea c c u m u l a t e dp e r c e n to fd r u gr e l e a s ew a s m o r e t h a n5 0 c o m p a r ew i t he m u l s i o nc r o s s l i n k i n gm e t h o d ，i o n i c e m u l s i o nc r o s s l i n k i n g m e t h o dc a ne m b e dd r u gq u i c k l y , i n c r e a s ed r u g - l o a d i n ga n de n c a p s u l a t i o nr a t i o o ft h e m i c r o s p h e r e s t h e b e s t p r e p a r a t i o n c o n d i t i o ni st h ec h i t o s a n c o n c e n t r a t i o n1 ，t h ed o s i n gr a t i o ( m c h m c s ) 1 ：12 ，t h et p p c sr a t i o ( r n m ) 1 ：3a n dt h ep hv a l u e5 m m i c r o s p h e r e sw i t hd r u g - l o a d i n gr a t i oo f6 18 a n d e n c a p s u l a t i o nr a t i oo f8 8 9 w e r eo b t a i n d t h em i c r o s p h e r e ss h o ws p h e r i c a l s h a p ea n dd i s p e r s i b i l i t y e x p e r i m e n to fr e l e a s i n gd r u gi na r t i f i c i a lo u t s i d e - b o d y e n v i r o n m e n ts h o w e das u s t a i n e dr e l e a s i n gt r e n dw i t hm i c r o s p h e r e sa n dag o o d r e l e a s i n gp e r f o r m a n c e k e yw o r d s ：c h i t o s a n ；e m u l s i o nc r o s s - - l i n k i n gm e t h o d ；d r u g - l o a d i n g ； e n c a p s u l a t i o n ；s o d i u mt r i p o l y p h o s p h a t e ；d r u g r e l e a s e i v 目录 摘要i a 】b s t r a c t i i i 目录v 第一章绪论。l 1 1 1 物理法2 1 1 2 化学法2 1 1 3 物理化学法2 1 2 微囊化材料的选择一3 1 2 1 天然高分子材料3 1 2 2 人工合成降解材料一3 1 3 口服定位控制释放系统4 1 3 1 口服胃定位释放4 1 3 2 口服结肠定位系统5 1 3 3 口服小肠定位系统一5 1 4 壳聚糖概述一5 1 4 1 壳聚糖缓释片剂8 1 4 2 壳聚糖缓释膜8 1 4 3 壳聚糖缓释凝胶9 1 4 4 壳聚糖纳米粒9 1 4 5 壳聚糖微球10 1 5 立题依据与研究内容1 0 1 5 1 立题依据1 0 1 5 2 课题研究内容1 1 第二章盐酸海地芬一壳聚糖微球的制备与表征1 2 2 1 实验药品与仪器13 2 1 1 实验药品1 3 2 1 2 实验仪器与设备1 4 2 2 实验方法1 4 2 2 1 壳聚糖微球的制备1 4 2 2 2 壳聚糖载药微球的制备1 5 v 2 2 3 载药量与包封率的测定15 2 3 产物表征16 2 3 1 红外光谱( f t - ir ) 分析1 6 2 3 2 扫描电镜( s e m ) 分析16 2 3 3x 射线衍射( x r d ) 分析16 2 3 4 热重和示差扫描量热法( t g - d t a ) 分析1 6 2 4 实验结果和讨论1 6 2 4 1 单因素对壳聚糖载药微球制备的影响1 6 2 4 2 正交优化筛选2 0 2 5 产物结构分析2 2 2 5 1 红外光谱( f t i r ) 结果分析2 2 2 5 2 扫描电镜( s e m ) 分析结果2 3 2 5 3x 射线衍射( ) ( r d ) 分析结果2 5 2 5 4 热重分析和示差扫描量热法( t g d t a ) 分析结果2 6 2 6 本章小结2 7 第三章壳聚糖载药微球的释药性能测试。2 8 3 1 实验试剂与仪器2 8 3 1 1 实验药品与试剂2 8 3 1 2 实验仪器2 8 3 2 实验方法。2 9 3 2 1 盐酸海地芬最大吸收波长的确定2 9 3 2 2 盐酸海地芬含量测定方法的建立3 0 3 2 3 体外药物释放试验3 0 3 3 实验结果与讨论3 1 3 3 1 盐酸海地芬标准曲线。3l 3 3 2 不同p h 环境对壳聚糖微球释药的影响。3 3 3 3 3 不同壳聚糖浓度对微球释药的影响3 4 3 3 4 不同交联剂用量对微球释药的影响。3 5 3 3 5 不同载药比对微球释药的影响3 5 3 4 缓控释制剂释药机理探讨3 6 3 4 1 缓控释制剂载体的分类。3 6 3 4 2 缓控释制剂的释药机理3 7 3 5 本章小结3 8 第四章离子乳化交联法制备壳聚糖载药微球及其释药研究3 9 v i 4 1 实验药品与仪器 4 1 1 实验药品 4 1 2 实验仪器与设备 4 2 实验方法 4 2 1 离子乳化交联法制备微球 4 2 2 微球载药量与包封率的测定。 4 2 3 微球体外释放 4 3 产物表征 4 4 实验结果和讨论 4 4 1 微球制备的单因素考察 4 4 2 正交优化筛选制备微球 4 4 3 微球的s e m 分析 4 4 4t p p c s 微球体外释药实验 4 5 本章小结 5 1 结论 5 2 展望 致谢 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 v i i 1 药物微囊化与缓控释体系 第一章绪论弟一早三百下匕 药剂学上规定，药物必须制成一定的剂型，然后才能应用于临床，达到预防、诊断 和治疗疾病的目的。一种药物即使治疗效果很好，但是没有制成适当的剂型，又或者没 能通过有效途径到达人体的病变部位，也很难发挥良好的治疗效果，达到治疗的效果。 1 1 1 物理法 喷雾干燥法【3 5 】：先将芯材物质分散在预先液化的壁材溶液中，然后再高温气流中 将此混合液雾化，使溶解壁材的溶剂迅速蒸发，从而使壁材固化并最终将芯材物质微胶 囊化。 喷雾冷却法【6 】：喷雾冷却法法将芯材物质悬浮、分散于熔化状态的壁材中，必要时 可以经过乳化处理再由加热喷嘴向保持低温的干燥室内进行喷雾，使壁材固化形成微胶 囊的技术。 超临界流体法【7 卅：超临界流体具有介于液体和气体间的性质，密度和粘度低，溶 解能力好，扩散和传质系数高。制备工艺基本与喷雾干燥法相同，不同的是以超临界流 体代替水，主要优点是避免水，条件温和，可以对酶、极易挥发风味物质等进行包埋。 1 1 2 化学法 化学反应法制备微胶囊的工艺，主要是利用单体发生聚合反应，形成高分子壁材将 芯材包裹。 界面聚合法【1 0 , 1 1 】：将芯材乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中，然后单体经聚合 反应在芯材表面形成微胶囊。常温下反应既可进行，不需要复杂的设备，但要求单体活 性较高，能发生缩聚反应。 原位聚合法 1 2 】：将反应性单体与催化剂全部加入分散介质中，芯材物质为分散相， 单体先发生预聚，当预聚体逐渐增大后沉积在芯材表面，由于交联和聚合不断进行，最 终得到芯材物质胶囊外壳。该法要求单体式可溶的，而聚合物是不可溶的。 锐孔一凝固浴法：以可溶性聚合物为壁材，将聚合物配成溶液，以此溶液包裹芯材 并呈球状液滴进入凝固浴中，使聚合物沉淀或交联固化成为壁膜制得微胶囊。 1 1 3 物理化学法 复合凝聚法 1 3 , 1 4 1 ：由两种或多种带相反电荷的高分子材料做壁材，将芯材分散在壁 材溶液中，改变条件，使得带相反电荷的聚合物间发生静电作用，溶解度降低并产生相 分离，凝聚得微胶囊。该法的必要条件是两种聚合物离子所带的电荷相反，且电荷数正 好相等。 单凝聚法 1 5 】：以一种高分子材料作为壁材，将芯材分散到壁材的水溶液中，然后加 入凝聚剂，由于大量的水与凝聚剂结合，使得壁材的溶解度降低而凝聚，形成微胶囊。 2 复相乳液法：使芯材溶液与壁材溶液形成乳液，再将这种乳液分散于连续相中( 水或挥 发性溶剂) ，形成复合乳液，然后通过加热、减压、溶剂萃取、冷冻等方法将聚合物溶 液干燥，则壁材沉积于芯材表面，实现微胶囊化。根据介质的不同，此法又可分为水中 干燥法和油中干燥法两种方法。 1 2 微囊化材料的选择 选择微囊材料应该考虑三方面因素：生物相容性；机械强度；孔径。目前常 用的微囊材料按来源可大致分成两类：天然可降解高分子材料和人工合成降解材料。 1 2 1 天然高分子材料 海藻酸钠( a l g ) 是最常用的制备微囊材料【1 6 1 。它存在于褐藻类海洋生物中，属于线性 阴离子天然多糖，由卢坷甘露糖醛酸和a z 古罗糖醛酸通过仅一( 1 - 4 ) 糖苷键聚合而成。海 藻酸钠可以由溶胶状态向含水量 9 5 的凝胶转变【17 1 ，而有c a 2 + 、b a 2 十等二价阳离子存 在时，在离子交换作用下c a 2 + 将n a + 置换出来，得到既有强度又有弹性的海藻酸钙凝胶 【1 8 】。海藻酸钠溶于水后是一种电荷密度很高的聚电解质，具有良好的生物相容性和降解 性，此外海藻酸钠还是美国食品药品管理局( f d a ) 定义为“通常认为安全( g e n e r a l l y r e g a r d e da ss a f e ，g r a s ) ”的一种化合物1 9 1 ，由于具有这些特性，海藻酸钠已被大量应用 于药物载体材料2 0 】。 明胶( g e l a t i n ) 是从动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解出的蛋白质。明胶廉价 易得且具有良好的生物相容性与生物可降解性【2 1 1 ，在制药与临床上应用的领域也非常广 泛。作为一种具有水溶性的生物降解高分子，明胶经常在各种药物的微球或微胶囊化过 程中使用，亦可以用以制备生物降解水凝胶【2 2 】。明胶可以与带相反电荷的物质通过离子 间的相互作用，形成聚电介质复合物2 3 1 。制备明胶微球时通常不用热变性方法，而以化 学交联法替代，以戊二醛作为交联剂。明胶凝胶与生长因子间通过聚电介质反应得到的 复合物较稳定，范宏斌等【2 4 1 制备的明胶硫酸软骨素透明质酸钠多孔支架，具有良好的 孔隙率和抗压缩载荷能力，生物相容性好，是软骨组织工程中一种新型的仿生支架材料。 1 2 2 人工合成降解材料 合成高分子材料可以分为可生物降解型和不可生物降解型。近年来，人工合成的可 生物降解材料逐渐成为热点，受到高度重视。目前常见的有聚氨基甲酸酯、聚氨基酸、 聚己内酯、聚羟基乙酸酯、聚氰基丙烯酸酯、聚乳酸、聚乳酸聚乙二醇嵌段共聚物、 聚羟基丁酸酯及它与羟基戊酸酯的共聚物、聚酸酐与他们的共聚物等。 聚乳酸( p l a ) 属于聚酯类可生物降解材料，是目前研究与应用最多的合成材料， 具有疏水性，易溶于c h ：c l 。等有机溶剂。据报道p l a 在1 9 7 7 年就开始应用于控释药物载 体与医用手术缝合线，可通过改变聚乳酸的分子量大小和包覆层厚度得到不同缓释速度 的微球【2 5 1 ，其在体内最终水解产物为水和二氧化碳，中间产物乳酸也属于人体正常新陈 代谢的产物之一，故生物相容性好。p l a 广泛用于制备微球、毫微球、微囊、埋植剂， 作为经静脉与肌肉注射用的混悬剂、皮下植入、栓塞治疗【2 6 】等方面有诸多的报道。 1 3 口服定位控制释放系统 口服定位释药系统( s i t e c o n t r o l l e dd r u gd e l i v e r ys y s t e m ，s c d d s ) 是利用制剂的物理 化学特性与及胃肠道局部p h 变化、胃肠道酶、制剂在胃肠道的转运机制等生理学特点， 制备出能使药物在胃肠道的特定部位释放的给药系统。胃定位释药系统、结肠定位释药 系统和小肠定位释放系统是近年来研究最多的口服定位系统，它们具有将药物选择性地 输送到胃肠道某一特定部位，以速释或缓释的形式释放药物的特点，其优点在于改善口 服药物在胃肠道的吸收效率，避免某些药物在胃肠生理环境下失效，改善个体差异、降 低胃肠运动造成的药物吸收不完全现象。 1 3 1 口服胃定位释放 胃内黏附给药系统指聚合物通过静电引力或氢键结合在胃粘膜或上皮细胞表面，延 长其滞留在胃内的时间。研究表明阴离子聚合物比阳离子聚合物具有更强的胃粘膜结合 能力，而水溶性聚合物的结合能力则弱于水不溶性聚合物【2 丌。通常使用不同材料来混合 黏附，但由于胃中酸度、粘度、胃液分泌、电解质组成以与胃粘膜厚度在不断变化，使 得该系统的给药存在一定的局限性。 胃内漂浮制剂指服药后制剂在胃内环境下体积膨胀增加，导致其表观密度小于胃内 密度从而在胃液中漂浮，延长滞留胃内时间的剂型。多数药物的吸收主要在胃肠道内进 行，而人的胃排空时间短，通常小于3h ，所以使得缓控释制剂释放不完全，导致药效的 降低【2 8 2 9 。j o s e p h 3 0 1 等制备的吡罗昔康聚碳酸酯空心微球，其表面有大量的孔道和空穴， 可以在人工模拟的胃、肠液中漂浮，约8h 释放完毕，释药速率与载药量成正比。 胃内膨胀制剂是一种服药后在胃内体积迅速膨胀，以至其无法通过幽门，从而滞留 4 在胃内的释药系统。膨胀剂是该给药系统的关键【3 1 1 。c h e n 3 2 1 等设计了一种独特的凝胶系 统s p h ，遇水时体积可以膨胀扩大1 0 0 倍，一般的普通凝胶中水通过小气孔扩散进入凝 胶需几个小时，而s p h 中水通过凝胶的毛细管道进入，溶胀只需2 0m i n ，快速的膨胀减 少了胃排空对制剂的影响。 1 3 2 口服结肠定位系统 口服结肠定位系统凭借新型药物传递技术，使药物服用后维持在上消化道不释放， 通过将药物运输至回盲部位后崩解或溶蚀释放，在人体大肠内使药物发挥全身或局部治 疗作用。结肠定位释放系统对于需经大肠给药治疗的疾病有重要意义。传统的制剂在服 药后未通过结肠和直肠前就被吸收或降解，因此人们将药物通过直肠给药以达局部或全 身治疗的目的，直肠给药的缺陷在于给药后药物的分布不均匀，个体差异大，病人痛苦 难以忍受。此外，多肽类、蛋白质类的药物在胃肠道上往往被吸收前就已经被胃肠道内 众多的蛋白酶水解失去活性，降低稳定性和吸收率。研究表吲3 3 1 ，蛋白水解酶在结肠部 位的浓度远小于消化道的其它区间，而药物在该处的停留时间可达4 8h 以上，结肠壁对 大分子穿透的阻力也比较小，这些都有利于药物充分吸收，因此结肠定位释药系统为蛋 白与多肽类药物的口服给药提供了理想的场所。郑晓清【3 4 1 等制备的羟基喜树碱结肠定位 胶囊经给药后可以明显降低大鼠全身的血药浓度，提高结肠组织的血药浓度，并且相对于 原药，内酯型胶囊的稳定性有所提高，从为羟基喜树碱应用治疗结肠癌提供了新的选择。 1 3 3 口服小肠定位系统 小肠是人体消化道中最长的一段，全长约5 7r n ，分为十二指肠、空肠和回肠，p h 范围依次为和5 5 ，5 5 7 和7 ，而胃中的p h 为1 4 。小肠定位释药系统可以保持在胃内 的生理环境下完整，防止药物释放，当胃排空药物进入小肠后，根据预设的时间和位置 崩解，迅速释放药物，使药物在小肠内有较完全的吸收。小肠定位释药主要意义【3 5 】是降 低某些药物对胃粘膜的刺激，缓解某些药物在胃部释放引起的恶心现象，保持药物的生 理活性，将药物输送到某一特定部位起局部治疗作用。以小肠作为基本吸收部位的药物， 可以使药物在吸收部位迅速崩解而浓度达到最大，提高药物吸收效率，小肠定位释放的 限制因素主要是胃排空时间，胃排空时间的变化影响小肠定位及释放性能。 1 4 壳聚糖概述 壳聚糖( c h i t o s a n ) 结构如图1 1 所示，是甲壳素( c h i t i n ) 经化学法或生物法脱去乙酰 5 基后得到的一种天然可降解片状或粉末状生物高分子，化学名为聚( 1 ，4 ) 一2 一氨基一2 一脱氧 一p d 葡聚糖。壳聚糖是甲壳素最主要的衍生物，自然界中唯一的碱性天然多糖 3 6 1 。 甲壳素与壳聚糖都是结晶性大分子。甲壳素分子链上有一o h 、一c = o 和一o 一基团，因 对壳聚糖分子进行化学修饰主要集中在其分子链上的羟基和氨基，经修饰改性后可 改善壳聚糖的性能，拓宽其应用范围。如壳聚糖通过化学修饰后既可以提高材料的生物 活性又可改善其机械性能，从而有利于制备各种类型的膜与聚电解质复合物等材料；而 在壳聚糖侧链上通过引入功能性基团，改变壳聚糖晶体结构，降低其结晶度，不但可以 改变其溶解性，而且可以改变其物理与化学性质。 壳聚糖在酸性条件下具有水溶性和正电性，故其在酸性溶液介质中可与带负电荷 的聚合物、大分子或者一些聚阴离子相互作用。利用其发生溶胶一凝胶转变的特点制备 载药纳米微粒，制得的纳米微粒在生物体黏膜表面具有良好的附着性，使其适用于黏膜 药物的靶向输送。以壳聚糖作为治疗药物的缓控释载体近年来已有较多的报道，通常用 于抗生素、抗癌药、激素类、蛋白类、疫苗和活细胞等药物。目前已有报道的壳聚糖药 物缓释载体见表1 - 1 。 表卜1 壳聚糖基药物缓释载体【4 2 】 t a b l e1 - 1c h i t o s a n l o a d e dd r u gd e l i v e r ys y s t e m 1 4 1 壳聚糖缓释片剂 用壳聚糖作为骨架材料，通过把水溶性、难溶性药物制备成亲水性凝胶骨架，凝胶 内药物基本可以维持恒定速率释放出来。壳聚糖缓释片剂通过把不溶于水的药粉混合分 散于壳聚糖的溶液中并使其微粒化，随后热干燥置于压片机上压制成片。g - r a t h e 4 3 1 等发 现由于发生静电相互作用壳聚糖和果胶之间形成高分子复合物。所得膜的膨胀性和药物 穿透性都可以随着改变壳聚糖与果胶的比率来进行控制，应用于片剂的包衣，在一般压 片技术制得的片剂基础上再包裹一层壳聚糖和果胶复合物的膜后，起到药物缓释的作 用。k w a b e n a 删等将乳糖、纤维素、扑热息痛和硬脂酸镁等压制成片，再将壳聚糖与甲 基羟丙基纤维素、甘油和胶质均匀混合，然后再利用喷雾包衣法制备壳聚糖包衣片。所 得到的包衣片基本无突释，体外释药实验1 2 h 后药物的累计释放率为2 9 1 7 。杨红梅等 t 4 5 j , d 备烟酸占替诺壳聚糖缓释片，以壳聚糖、阿拉伯胶为原料制备烟酸占替诺缓释片并 进行正交处方筛选，结果表明烟酸占替诺缓释片具有缓释性能，有望在临床中提供平稳 的血药浓度，降低副作用的效果及减少给药次数。壳聚糖酸性条件下可溶，其在酸性介 质中因表层吸水溶胀而形成凝胶，可以对药物的释放起到阻碍作用。当水分子渗入内部 后溶解药物，才使得药物通过扩散作用缓慢释放，其释放伴随凝胶层的溶解或溶蚀而持 续。壳聚糖的缓释性质与其高分子网状结构有关，这种结构对于药物的吸附和网络包埋 产生作用而释药环境中离子强度并无影响。 1 4 2 壳聚糖缓释膜 壳聚糖具有较好的成膜性，成膜后具有良好的相容性和生物通透性，在缓释药物和 靶向运送药物等方面具有重要的研究价值和经济价值，因此常被用作药物缓释的载体。 许多药物服用时通过口、鼻、粘膜给药，药物在一个相对较长的时间内缓慢释放出来， 达到持续给药的目的。s h ”等【4 6 】制备的烧伤宁壳聚糖膜，在服用第一天大量释放，之 后以有效血药浓度持续释放，金葡菌和抗绿脓杆菌活性长达一周，可以有效地促进伤口 愈合。t o r u 等m 以壳聚糖、马来酸与环氧烷烃的共聚物分别作为阳离子、阴离子聚合物 制备聚电解质复合膜。在p h 由3 8 变为7 2 时，药物的释放速度加快。段开文等【4 s 】在盐 酸丁卡因注射液的壳聚糖水溶液中将芦荟全叶冻干粉分散均匀，室温条件下晾干成膜后 再其表面涂抹一层不含药物的稀壳聚糖溶液，自然晾干后制得壳聚糖双层复合膜。所制 备的双层复合膜使用前喷洒含生长因子的水溶液，贴于患处可起到缓释治疗效果。王军 等【4 9 】制备了壳聚糖载氧氟沙星口腔溃疡膜，该膜的生物相容性好、无毒、可生物降解、 8 对于促进溃疡面再生愈合及抗菌消炎止血效果明显。 1 4 3 壳聚糖缓释凝胶 壳聚糖缓释凝胶是指壳聚糖的三维网络结构，它遇水发生溶胀、能够保持大量水分 却不溶解。药物在壳聚糖缓释凝胶中能受到保护不被胃酸破坏或酶分解，可以随着缓释 凝胶改变结构而缓慢释放。孙立苹等【5 0 】以戊二醛作为交联剂制备- j p h 敏感羧甲基壳聚 糖水凝胶，这种水凝胶所包埋的水杨酸在p h = 1 0 条件下的释放量大于其在p h = 7 4 、p h = 1 2 0 条件下的释放量，且释药速度和释药率随着水凝胶的半径增大而增大。袁金芳等 刚以壳聚糖( c s ) ，戊二醛( o a ) 和l 一天冬氨酸( a s p ) 为原料，合成了具有p h 、离子强度 响应的壳聚糖载辅酶a 水凝胶c s g a a s p 。徐甲坤等【5 2 】以羧甲基壳聚糖为骨架材料， 采用戊二醛交联法制备c m c s g a ，再以c m c s g a 制备其阿司匹林载药凝胶。 c m c s g a 的载药量达4 6m g g ，凝胶在人工肠液中9 6h 的累积释放率达9 9 9 l ，显示 出优良的缓释性能，药物的体外释放模型符合一级动力学方程。n a r a y a n 等【5 3 】以壳聚糖 接枝聚乙二醇的衍生物为原料制成凝胶，通过b s a 作为模型蛋白质研究了这种接枝水凝 胶对于b s a 的缓释性能。实验结果表明这种凝胶包埋的b s a 的持续缓释长达4 0 天，呈现 良好的线性释放关系。张维颖等瞰】用壳聚糖与甘油磷酸钠为原料制备了载阿霉素的温敏 性壳聚糖水凝胶，将其注射至肿瘤部发生凝胶化可以持续定量释放阿霉素，与传统阿霉 素静脉注射剂相比载药水凝胶具有更低的毒副作用和更好的治疗效果。 1 4 4 壳聚糖纳米粒 纳米级粒子通常定义是粒子直径在1 0 5 0 0n l l l 之间的胶体粒子，纳米粒子作为药物 传递和控释的载体，具有药物包封率高、释药时间长等优点。纳米粒子中药物或生物活 性有效成分经分散通过溶解被包覆于粒子内部，或者可以通过吸附与附着作用处于粒子 表层。s h u 等【5 5 】以离子交联剂柠檬酸盐、三聚磷酸盐( t p p ) 和硫酸盐为原料，通过离子 诱导法制备出性能不同的壳聚糖纳米粒子，其中以柠檬酸盐和硫酸盐制备的壳聚糖纳米 粒子的成球好，球形圆整，表面光滑，而使用三聚磷酸钠所制备的壳聚糖粒子交联程度 高，低p h 环境下的药物缓释效果好，可以发展成胃内药物缓释载体。利用同样的办法也 有人制备出了胰岛素壳聚糖纳米粒、阿霉素壳聚糖纳米粒等 5 6 5 8 1 ，具有较高的药物包 封率及可保持完整的药物活性。应晓英等【5 9 】制各了壳聚糖载胰岛素的纳米粒子。将含胰 岛素滴入已配好的壳聚糖醋酸溶液，然后加入乙醇和s p a n 8 5 的混合溶液，分散均匀， 9 一段时间后经离心、超声分散处理得到壳聚糖载胰岛素纳米粒子。实验检测到的胰岛素 包封率为7 2 6 。以纳米粒子作为载体可以保护胰岛素不被生物体酶的破坏，提高生物 利用度，达到缓释作用。壳聚糖纳米粒已经应用于基因运载工具，例女 1 m a r c 鲫、m a o 6 1 1 、 r o y 【6 2 】研制的壳聚糖一质粒d n a 纳米粒就有很好的基因传达性。 1 4 5 壳聚糖微球 目前临床实际应用较多的一种药物缓释剂型是微球、微囊类。壳聚糖微球是指药物 溶解分散于载体中得到的微小球型、类球型制剂，其粒径范围通常在1 2 5 0l am 之间。 丁明等【6 3 】以甲醛、戊二醛作为交联剂，以液体石蜡作为有机相分散介质，通过交联法制 备壳聚糖微球。实验结果表明，壳聚糖浓度1 5 左右，液体石蜡与水的体积比为1 ：1 5 时可以得到粒度均匀、分散性好的微球。s a r a h 等旧】将紫杉醇附着于壳聚糖微球中，壳 聚糖微球可将紫杉醇高效地输送到实体肿瘤内，并可明显抑制肿瘤细胞的成长。吴婉莹 等【6 5 】制备了金雀异黄素壳聚糖微球。在甲醇和正己烷的混合溶剂中加入金雀异黄素，再 将溶液滴入到壳聚糖的醋酸溶液中得到油包水型o 脚乳液；然后加入植物油，乳化交联； 经过洗涤、过滤、干燥等步骤得到微球，微球的平均粒径6 6 2l am ，载药包封率3 8 4 。 李和平等【6 6 】采用交联聚合法在超声波的作用下制备了磁性壳聚糖5 氟尿嘧啶纳米粒 ( m c n f u ) 。紫外可见光谱法分析结果表明，m c n f u 的载药量为2 1 3 ，在磷酸盐缓冲 溶液( p h = 7 2 ) d p ，3 0 h 的累积释药率达6 7 6 ，同时具有良好缓释性能与磁响应性能。陈 盛等【67 】以牛血清白蛋白( b s a ) 为模型蛋白药物，研究了载b s a 的磁性壳聚糖一聚丙烯酸微 球的体外释放性能。在模拟肠液中开始时有一个突释过程，之后缓慢释放，在6 h 左右达 到平衡，最终释放率达n s o 5 ；而其在模拟胃液中几乎没有释放，平衡时释放率只有 5 8 。 1 5 立题依据与研究内容 1 5 1 立题依据 广西南临北部湾，拥有非常漫长的海岸线，海洋提供的生物资源丰富，而其中壳聚 糖的资源位居全国前列，蕴藏着巨大的开发和应用价值。壳聚糖作为唯一的碱性天然多 糖，具有无毒、良好的生物相容性、可生物降解等特性，同时壳聚糖分子结构中氨基和 羟基的存在，使其可与其它物质通过氢键、正负电荷相互吸引等作用力进行结合，正是 由于壳聚糖具备的这些优良特性，使得其或其衍生物在药物负载方面的研究与开发成为 1 0 近年来的研究热点。而目前市售盐酸海地芬主要为片剂，其对心境恶劣障碍患者的抑郁 症状有显著的治疗效果，但每天需服药3 次，使病人感到麻烦且易忘记，直接口服对胃 有较强的刺激作用。将其制成缓释制剂，有望延长药物的释放时间，稳定药物在体内的 血糖浓度，减少对肠胃的刺激。因此，本课题以壳聚糖为原料研究载药微球的制备条件， 测试微球的载药能力以及对药