（应用化学专业论文）两亲性壳聚糖衍生物在药物辅料方面的应用研究.pdf

摘要 新型药用辅料的应用对于药物制剂性能的改良、生物利用度的提高及药物的 缓释、控释等都有非常显著的作用，因此，开发新型药物辅料是非常有意义的工 作。壳聚糖及其衍生物因其优良的特性而越来越多的受到医药方面的关注。为了 解决一些难溶药物水溶性差，生物利用率低等问题，本论文将壳聚糖进行两亲化 改性，得到了一系列两亲化壳聚糖衍生物并研究了它们在药物辅料方面的应用。 首先合成了( 2 一羟基一3 - 丁氧基) 丙基一羧甲基壳聚糖、( 2 羟基3 十二烷氧基) 丙基羧甲基壳聚糖、辛基- 丁二酰化壳聚糖、癸基丁二酰化壳聚糖、十二烷基 丁二酰化壳聚糖等五种两亲性壳聚糖衍生物，并用核磁共振、红外光谱、元素分 析、x 射线衍射等手段对产物结构进行了表征。主要采用荧光探针法研究了溶液 中聚集体的形成，并用透射电镜和激光光散射表征了其形态。以难溶性药物葛根 素和水飞蓟素为药物模型研究了其在药物辅料方面的应用。用紫外可见分光光 度计、透射电镜和粒度分布仪研究了羧甲基系列壳聚糖对葛根素和水飞蓟素的胶 束增溶。用透射电镜和粒度分布仪研究了丁二酰化壳聚糖与正己烷和异丙醇形成 的微乳液体系，并研究了微乳体系对葛根素和水飞蓟素的乳化增溶作用。最后以 羧甲基壳聚糖作为囊材分别用单凝聚和复凝聚法制成了包裹药物的微囊，用扫描 电镜和动态光散射进行了表征，并在药物微囊化后作了体外释放实验。 实验结果表明： 1 _ 两亲性壳聚糖衍生物在浓度较小时就可以形成球形胶柬。( 2 羟基3 烷氧 基) 丙基- 羧甲基壳聚糖对葛根素有很好的增溶效果。随着温度的升高和壳聚糖 浓度的增大增溶能力增强；增溶药物后胶束粒径增加；增溶到胶束中的葛根素有 很好的缓释效果。( 2 羟基3 丁氧基) 丙基羧甲基壳聚糖对水飞蓟素的增溶采用 透析法进行，增溶效果不仅与( 2 羟基3 丁氧基) 丙基羧甲基壳聚糖有关，还 受到加入药物量的影响。药物的体外释放表明具有较好的缓释效果，并且所用壳 聚糖衍生物的浓度越大缓释效果越明显。丁二酰化壳聚糖衍生物的粘度较大胶束 容易粘连，所以形成的胶束粒径比羧甲基壳聚糖衍生物要大一些，而对疏水药物 的增溶作用比羧甲基衍生物稍差。 2 烷基丁二酰化壳聚糖水溶液与正己烷、异丙醇在适当配比下能够形成微 乳液。微乳粒子大小均一，形态一致，但比低分子表面活性剂所形成的微乳液粒 子尺寸大得多。由于高分子表面活性剂油溶性差，整个微乳液区均为o ，w 结构。 微乳体系对葛根素和水飞蓟素的增溶作用大为增加，而对脂溶较强的水飞蓟素的 增溶效果更为突出。 3 微胶囊化前后水飞蓟素和葛根素紫外光谱图类似，最大吸收峰未发生变 化，表明微胶囊化后药物的本质没有发生变化。单凝聚法制得的微囊呈球形颗粒， 复凝聚法制得的微囊形状多为椭圆形。药物微囊化后的体外释放试验表明葛根素 微胶囊化后有较好的缓释效果，且药物释放与介质p h 关系不大。 总之，两亲性壳聚糖衍生物可以形成胶束、微乳来增溶乳化疏水难溶药物， 也可以制成微囊来提高药物的稳定性，是很有发展前景的一类新型的药物辅料。 关键词：壳聚糖，药物辅料，胶束，微乳液，微囊 a b s t r a c t n l e 印p l i c a t i o n o fn e wp h 啪a c e 嘶c a ln e c e s s i t i e si s v e r yi m p o n 日咀t f o r i m p r 0 “n gt l l ep r o p e n i e s 蛆db i o a v a i l a b i l i t yo fd m g s ，h e n c ei ti sn e c e s s a r yt oe x p l o i t n e wp h a r m a c e u d c a ln e c e s s i t i e s w ba i m e dt of i r l dan e ws e r i e so fp h 眦1 a c e u t i c a l n e c e s s i t i e st 0o v e r c o m et h el o ws o l u b i i i t ya f l db i o a v a i l a b i l i t yf o r 山ei n s o l u b i ed m g s i nt l l i sp a p e r ，m en a 栅r a l l yo c c u r r i n gp o i y s a c c h 撕d e ，c h i t o s a n ，w i l i c hh a sm a l l y u i l i q u ew o i l d e 血lp m p e n i e s ，h a db e e nu m i z e dt os y l l m e s i z eas e r e so fn e wt y p eo f 锄p l l i l i cc b j t o s a np o l 蛐r i cs f a c t a n t sw 1 1 i c h 删u d i n g ( 2 一h y 出o x y l 3 - b u l o x y l ) p r o p y l - c a r b o x y m e t l l y l c h “o s a l lq 【b p - c m h s ) ，( 2 - h y d r o x y l - 3 - d o d e c a n o 哆1 ) p r o p y l - c a r b o x y m e 廿l y lc t l i t o s a n ( h d p - c m c h s ) ，o c t a n e - s u c c i n y l c t l i t o s a i l ( c 8 一s c c h s ) ， d a c a d e s u c c i n y l c h i t o s a n ( c l o - s c c h s ) dd o d e c y l - s u c c m y l c h i t o s a l l ( c 1 2 s c c h s ) t h es 协肥t i l r eo fm ea m p l l i p 士l i l i cd e r i v a t i v e sh a db e e na 妇丘m l e db yt 1 1 em e t h o do f n u c l e a rm a 印e t i cr c s o m n c e ，i rs p e c 仃o s c o p y a 1 1 de i e m e n t a 工a n a l y s i se t c t h e 嘶t i c a im i c d l ec o n c e n 锄i o no f 锄p 1 1 i p h i l i cc h i t o s a l lw a sd e t e c t c d b y 也e n u o r e s c e n c em e t l l o d 锄dm em i c e l l a rs y s t e m sw e r ec h a r a c z e db y 位m s m i s s i o n e l e c t r o nr n j c r o s c o p e ( t e m ) a n dd y i l 锄i cl i g h t 协gs c a 仕e 血g ( d l s ) m e t l l o d s n l e a p p l i c a t i o n o fp h a r i n a c e u t i c a ln e c e s s i t i e s6 nt h e i r g o o d s o l u b i l i z a t i o na n d e m l l l s i f j c a t i o nw a ss t u d i e d p u e r a r i n - l o a d e d 如ds i l y m 撕n - l o a d c dl n i c e l l a rs y s t 锄so f ( 2 - h y d r d x y l 一3 b u t o x y l )p r o p y l -c a r b o x y m e t l l y l c l l i t o s a n a n d ( 2 - h y d r o x y l - 3 一 d o d e c a l l o x y i ) p r o p y l c a r b o x y m e t l l y l c l l i t o s a n w e r ec h a r a c t e r i z e d b yu v - v i s s p e c t r o s c o p y t e ma 1 1 dd l sm e 也o d s t h em i c r o e m u l s i o no fs u c c i n y lc h s a i l ， h e a x e n e i s o p r o p 锄l h 2 0a 1 1 dm es 0 1 u b i l i z a t i o na i 】de m u l s m c a t i o n 南rp u e r a r i n 锄d s i i y m a r i n 、v 髂s n l d i e db yt e m 鲫dd l s m e t i 】：o d s 1 1 l ed r u gm i c r o e n c a p s u l a t i o nw a s o b t a i n e du s i n gc 酊b o x y m e m y l - c h i t o s a i l 船c o a t i n gm a t e r i a lb ys i m p l ec o a c e r v a t i o n a 1 1 dc o m p l e xc o a c e r v a t i o n ，a n dt l l e 面c r o c a p s u l e 、v a sc h a m c t e r i z e db yt e ma 1 1 dd l s ， a n d 也ed m gr e l e a s ew a st e s t e d 血v i 仃ob ym e a n so ft h ed i “y s i sm e t h o d t h er e s u i t s w e r ea sf 0 1 l o w s 1 t e mp h o t o g r a p hr e v e a l c d 也a ta tl o wc o n c e n m m o nm em i c e l l e sw e r en e a r l y s p h e r i c a l ，w h j l et l l ec o n c e n t r a t i o ni n c r e 嬲e d ，t l l er n i c e i l e sb e c o m ee l l i p s o i da n dd n l g 、a ss o i u b i i i z e di nm ec o r e so f l ep 0 1 ) r m e r i cm i c e l k s ；d l ss h o w e dt h a ta f t e r s 0 1 u b i l 删o nm es i z e0 ft l l em i c e l l e sb e c 釉eb i g g e li nv i 臼ot c s t ss h o w e dt l l a td n l g w a ss i o w i yr e l e 嬲e d 丘d mm i c e l l a rb o l u t i o nb ym c a n so ft l l ed i a l y s i sm e m o d t h e p u e r 撕n - l o a d e dh b p c m c h sl i l i c e l l a rs y s t c mw a sp r e p a r e db yp h y s i c a l 皿唧p e d m e m o d r c s u l t ss h o w e dm a tw h e np u e r 丽nf e e dw a si n v 耐a b l e ，吐l es 0 1 u b i l i z i n g c a p a c n yw a se i i 蛐c e db yi n c r e a s i n gt h ec o n c e n 仃砒i o no fh b p - c m c h sa n d t e m p e r a t i 鹏t ks i l m 耐n - 1 0 a d e dh b p - c m c h sm i c e l l a rs y s t e m 啪sp r _ e p 黜db y d i a l y s i sm e m o d i tw a sf b 咖dt h a tt h es o l u b i l i z c dc o n c e n 雠i t i o no fs i l y m 柚li nm e h b p c m c h si i l i c e l l a rs o l u t i o nc o l l l di i l c r e a s et o13t i m e sa b o v et t l a ti nas a t i l r a t e d s o l u t i o no f 8 i l y m 嘶na tp h6 8 2 t h ep o i ) ，1 1 1 e r i cm i c r o e m u l s i o nw 船p r c p a r e db y m i x i n gs u c c i i l y l - c t l i t o s a l l a q u e o u ss o l u t i o n ，h e x a n ea n di s o p r o p a i l 0 1 t h er e s u l t so fd ”锄i cl a s e rs c a n e r i n g i n d i c a t e dt 1 1 a tt 1 1 es i z e0 fp o l y m e r i cm i c r o e m u l s i o np a n i c l e sw e r em u c hb i g g e r 1 a n 也a to fl o wm o l e c u l 盯w e i g h ts u r f k t a l l t s t h e 、v h o l es 廿1 l c t i l r eo fm i c r o e m m s i o ni so i l c o r es u r r o u n d e db yw a t e la n dm es o l u b i l i z a t i o no ft 1 1 em i c r o e r m l l s i o nf o rp u e r a r i n a 1 1 ds i l y m a 咖w a sl l i 曲c rt i l 柚t 1 1 ec o r r e s p o n d i n gm i c e l l a rs o l u t i o n 3 1 1 1 en a t u r eo fd m gw 舔n o tc h a n g e d b e f o r ca n da f t e ri n i c r o e n c a p s l l l a t i o n n e r e s u l t so fs e mi n d i c a t e dt l l a tm em i c r o c 印s 山eb ys i n l p l ec o a c e r v a t i o nw a ss e v e r a l t e i l sm i c m n s ，w h i l ec o m p l e xc o a c e r v a t i o nm u c hb i g g e r ，w l l i c hi tw a sc o n s i s t e n t 谢t l l m er c s u 】to fd l s i nv i 怕t e s t ss h o w 酣t 1 1 a td r u gw a ss 】o w l yr e l e a s e d 疔o m m i c r o c a p s l l l ea n d 也er e l e a s er a t ew 船n o ta 舒b c t e db yt h cp ho f r e l e a s es o l u t i o n 1 1 1c o n c l u s i o n ，t h e 锄p h i p h i l i cc l l i t o s a i ld e r i v a t i v e sc a l lf o mm i c e l l ei i lt h e s o l u t i o na n dc a nf o n i lm i c r e m u l s i o nt os o l u b i l i z eo re m u l s i 母i n s o l u b l cd m g s t h e y c a i la l s ob em a d em i c r o c 印s 山et oi 工n p r o v et h es 诅b i l i z a t i o no fd n l g s s ot h e ym a yb c p o t c n t i a lp h 锄a c e u t i c a ln e c e s s i t i e s k e y w o r d ：c h i t o s a n ，p h a r m a c e u t i c a in e c 懿s m e s ，m i c e h e ，m i c m e m u l s i o n ， m i c r o c a p s u l e 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的 研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：季j l 畴一 日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 缉导师签名：鲤日期： 第一章前言 针对我国目前药物辅料工业十分落后，而制剂开发水平滞后已成为制约药物产业 发展的瓶颈问题，在9 9 中国医药产业跨世纪发展国际研讨会上，专家建议我国应重 视药剂学的地位，优先发展中国的辅料工业，着力开发新型制剂，以推动2 l 世纪中 国药物产业的发展。难溶性药物的有效利用问题一直是医学界面临的重要问题，其中 有效的、丰富的药物辅料的缺乏是此问题难以解决的关键之一。必须设计成各种剂型 以满足治疗的需求。剂型的选择与研究是药物二次开发的主要方向，而药物辅料则是 剂型选择的基础【i 】。 将难溶性药物进行增溶或乳化制成乳剂以增加其给药量、改善吸收利用率，提高 疗效是现代新荆型之一。目前常用的药物增溶乳化方面的辅料有天然和合成两大类。 天然高分子如阿拉伯胶、海藻酸盐、纤维索衍生物和蛋白质类的动物胶、白蛋白等可 用于药物乳化，但表面活性较差，增溶力不强；脂质体、磷脂等乳化性好，增溶力强， 但稳定性较差，存放容易变质。合成的乳化剂品种较多，如聚氧乙烯脂肪醇醚类、聚 氧乙烯脂肪醇酯类等，但往往有一定毒性或溶血作用。使其使用受到一定限制。将天 然产物加以改性得到性能优良的产品是新型药物辅料开发的有效途径。作为动物结构 材料的甲壳素衍生物即为理想的药物辅料之一。 甲壳素是一种天然高分子聚合物，属线性多糖类化合物，主要分布于水生物虾、 蟹壳、软体动物外壳和骨骼、节肢动物外骨骼以及真菌酵母等微生物细胞壁中，是自 然界中产量仅次于纤维素的第二大可再生资源，也是生物学上仅次于蛋白质骨胶的最 重要的动物结构材料及地球上除蛋白质以外数量最大的含氮天然有机物。甲壳素的脱 乙酰衍生物壳聚糖是天然多糖中的唯一碱性多糖具有许多特殊的物理化学性质和生 理功能。近年来其开发利用受到各国的广泛关注，涉及到医药、食品、农业、日用化 工、纺织、环境等各个领域。特别是由于其无刺激、无致敏、无溶血、无致突变作用， 具有良好的组织相容性和安全性，另外还具有很多特殊的生理功能，在医药领域的研 究特别活跃，被中外科学家称之为除糖、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质五大生命要 素之外的“生命的第六要素”( 2 】。 。 目前壳聚糖及其衍生物已被公认为很有发展前途的天然高分子材料，在医学领域 得到广泛重视，并已取得了很多有价值的成果。特别是在药物缓释、靶向给药等方面 - 的辅料研究已取得了良好进展，可作为药物制剂的多种辅料，如作片剂的填充剂( 稀 释剂) 、黏合剂，改善药物的生物利用度及压片的流动性、崩解性和可压性：作植入 剂的载体，在体内具有可降解性；作控释剂的赋行剂和控释膜材料：微囊和微球的囊 材；抗癌药物的复合物；薄膜包衣材料和透皮给药制剂的基质等1 3 1 。 由于甲壳素本身具有强大的氢键作用，不溶于水及一般溶剂，脱乙酰基成为壳聚 糖后也只溶于酸性溶液，极大地限制了其应用。为拓宽其应用范围，可以利用其分子 中的羟基和氨基活性基团进行化学改性，根据不同的需要在分子中引入各种官能团， 从而获得具有不同性能和功效的衍生物 4 _ 8 1 。 近年来引起人们兴趣的是在壳聚糖主链上分别引入不同的亲水基和疏水基，得到 具有亲水亲油平衡值的两亲性产品，改善溶解性能，赋予新的功能，提高应用价值。 此类产品除具有原有的优良性能以外，还具有表面活性剂的性质，能够降低溶液的表 面张力，具有乳化性、增溶性等，还可以用于难溶性药物的增溶、乳化，促进药物的 有效利用，有望成为新型的药物辅料。h y o s h i o k a 等【9 】将壳聚糖酰基化后再硫酸酯化， 得到的水溶性产品能够形成“高分子胶束”，可增溶疏水化合物偶氮苯。v m r a m o s 等【1 0 1 人将月桂基加到n 一亚甲基磷酸壳聚糖上得到n 一月桂基一n 一亚甲基磷酸壳聚 糖，该衍生物可在医药和化妆品领域得到应用。s 1 u d d e nj 和u c h e g b uif 等人( j i 1 3 j 主要是对乙二醇壳聚糖进行疏水改性，然后用于药物传送。他们合成了棕榈酰乙二醇 壳聚糖，可制成囊泡用于抗癌药物争光霉素的传输而不影响药物的生物活性，此实验 己在小白鼠身上取得成功1 1 4 1 。且棕榈酰乙二醇壳聚糖形成的囊泡的粒径可以通过控制 聚合物分子量来得到控制【”】。后来又将棕榈酰乙二醇壳聚糖制成水凝胶，并证明可以 通过口腔传送疏水性药物d e n b u f y l l i n e f l 6 m 。他们也制成了季铵棕榈酰基乙二醇壳 聚糖，浓度较大时形成凝胶，稀释后为胶束溶液都可以来增溶芘，并可作为疏水药物 的载体1 酊。a b om i w a 等【1 9 】合成了n 月桂基羧甲基壳聚糖( l c c ) ，通过控制合成 过程中月桂和羧甲基的取代度来控制其h l b 值，形成了粒径小于l o o m 的胶束并用 于疏水药物紫杉醇的增溶：张灿【2 0 】等将壳聚糖进行两亲改性得到n 辛烷基o 磺酸基 壳聚糖并用透析法制成了负载紫杉醇的胶束，紫杉醇的溶解度由原来的1 “m l 增大 到2 1 m m l 。 葛根素和水飞蓟素是两种应用广泛的疏水难溶性药物。葛根素及其制剂广泛用于 心脑血管及其他疾病的治疗，疗效确切，且药源丰富，具有广阔的发展前途。然而由 2 于葛根素在水中的溶解度较低，仅为1 1 1 0 2 毫摩尔升【2 “，其临床使用的注射剂中 需加入助溶剂，以提高溶解度。但会产生严重的不良反应，尤其是溶血反应是制约葛 根素制剂市场进一步发展的主要因素。水飞蓟素( s i l y m 撕n ，s i 对急性肝炎、肝硬变 和代谢中毒肝损伤有较好的疗效【捌。由于水飞蓟素难溶于水，生物利用度低，因此提 高其生物利用度具有重要的临床意义。 本研究的选题目标为合成一系列新型的两亲性壳聚糖衍生物，使其除具有天然高 分子的生物活性、生物相容性、可降解性外，又具有两亲性分子的表面活性、乳化性、 增容性等优良性能。选择疏水难溶药物葛根素、水飞蓟素为药物模型，研究所合成的 两亲性壳聚糖衍生物对难溶药物的胶束增溶、微乳体系增溶以及微囊的制各，并研究 相应体系的药物缓释作用。为新型药物制剂的选择提供优质的原料，为扩大壳聚糖衍 生物在药物敷料方面的应用提供实验和理论的依据。 参考文献 1 】陈建海，药用高分子材料与现代药剂北京：科学出版社，2 0 0 3 ，8 【2 】蒋挺大，甲壳素北京：化学工业出版社，2 0 0 3 ，1 【3 】姚日生，药用高分子材料北京：化学工业出版社，2 0 0 3 【4 】隋卫平，杨秀利，杨倩等，( 2 羟基3 丁氧基) 丙基羟丙基壳聚糖的应用性质， 应用化学，2 0 0 2 ，1 9 ( 9 ) ：8 9 0 8 9 4 5 】高献礼，刘安军，王丽霞等，壳聚糖和n ，o 一羧甲基壳聚糖抑菌活性的研究，中 国食品添加剂，2 0 0 5 ，1 ：2 0 2 4 【6 】杨越冬，于九皋，周永国等，应用于生物医学领域的化学改性壳聚糖，高分子通 报，2 0 0 6 ，2 ：5 2 5 8 7 】李方，刘文广，薛涛等，烷基化壳聚糖及药物载膜的释放行为研究，化学工业与 工程，2 0 0 2 ，4 ( 1 9 ) ：2 8 1 2 8 6 8 】代昭，孙多先，郭瑶，中草药，十六烷基壳聚糖纳米微球负载紫杉醇的研究，2 0 0 3 ， 2 ( 3 4 ) ：1 2 0 1 2 2 9 】y b s l l i o k ah ，n o w a k ek ，f u k u d ak ，a te 1 c h “o s a nd e r i v ep o l y m e rs u f c t a n t sa n dm e i r m i c e l l a rp r o p e r t i e s b i o s c i b i m e c h ，1 9 9 5 ，5 9 ：1 9 0 1 - 1 9 0 4 10 】r 锄o svm ，r o d r i g u e znm ，r o d r i g u e zms ，e ta 1 c 讪o h y d r a t ep o l y l n e r s ，2 0 0 3 ，5 ( 4 ) ：4 2 5 4 2 9 【1 1 u c h e g b u1f ，s 1 u d d e nj ，e ta 1 jp h 锄p h a r m a c 0 1 ，2 0 0 0 ，5 2 ( 4 ) 1 2 m a r t 血l ，u c h e g b uif ，e ta 1 b l l r o jp h a r m a l l db i o p h a m ，2 0 0 3 ，5 5 ( 1 ) ：3 5 - 4 5 【1 3 】u c h e g b uif s c h d t z l e i i l a qjp h a n l lp h a 肌a c o l ，1 9 9 8 ，5 0 ：4 5 3 - 4 5 8 14 s l u d d e nj ，u c h e g b uif ，s c h 莓t z l e i na g jp h a n n p h a r n l c o l ，2 0 0 0 ( 5 2 ) ：3 7 7 3 8 2 【15 】w 蛆gw ，m a r i ea ，c o n a 曲ym ，e ta 1 c o n 廿0 l so np o l y m e rm o l e c u l a rw e i g h tm a y b eu s e d1 bc o n o lm es i z eo f p a l m i t o y lg i y c o lc h i t o s a np o l y m e r i cv e s i c l e s ，l a n g r n u i r ， 2 0 0 1 1 7 ：6 3 1 - 6 3 6 【1 6 】m a r 血l ，c l i v egw jk 0 0 s h af ，e ta 1 t h er e l e a s eo f m o d e lm a c r o m 0 1 e c u l e sm a yb e c o n 仃0 1 1 e db yt 1 1 eh y d r o p h o b i c i 哆o fp a l m i t o y l 酉y c o lc h i t o s a nh y d m g e l s jc o n t r 0 1 r e l e 船e ，2 0 0 2 8 0 ：8 7 1 0 0 4 【1 7 】m a n i i l al ，c l i v egw ，k o o s l l a _ bf c ta 1 s l l s t a i n e d b u c c a ld e l i v e r yo f t i l eh y d r o p h o b i c d 八l gd e n b u 母l l i n eu s i n gp h y s i c a l l yc m s s - l i n k e dp a l m i t o y lg l y c o lc h 沁s 趾h y d r o g e l s e u r 0 jp h a n n a n db i o p h a n n ，2 0 0 3 ，5 5 ：3 5 4 5 18 】u c h e 曲uif s a d i ql ，a r a s t o om ，e ta 1 q u a t e m a r ya m m o l l i u mp a l r n j t o y lg l y c o l c h i t 0 鼢n _ 咀n e wp o l y s o 印f o rd m gd e l i v e r y i mjp h a m ，2 0 0 l ，2 2 4 ：1 8 5 1 9 9 【1 9 】m i w aa ，i s l l i b ea ，n a k a n 0m ，a te 1 d e v e l o p m e n to f n o v e lc “t o s a nd e r i v a t i v e sa s m i c e l l a rc a r r i e r so f t 叙0 1 p h 舭n r e s ，1 9 9 8 ，1 5 ( 1 2 ) ：1 8 “- 1 8 5 0 【2 0 】z h a n gc ，p i n gq ，z h a n gh s e j f - a s s e m b l ya n dc h a r a c t e r i z a t i o no fp a c l i t a ) ( e l l o a d e d n o c t y l o s u l f a t cc l l i t o s a nm i c e l l 缸s y s t e m c 0 1 l o i d sa n ds m f a c e sb ：b i o i m e r f a c e s ，2 0 0 4 ， 3 9 ：6 9 7 5 【2 1 】景秋芳，任福正，沈永嘉等，葛根素复合骨架缓释片的处方及制备工艺，华东 理工大学学报，2 0 0 3 ，2 9 ：1 7 3 1 7 5 【2 2 】e l s 锄a l 田ms ，a f i f inn ，m a l l l l l o u dea 1 1 1 c r e a 萄n gb i o a v a i l a b i l i 妙o fs i l y r n a i i n u s i n g ab u c c a l l i p o s o m a ld e l i v e r ys y s t e m ：p r e p a r a t i o n a i l de x p 幽e n t a l d e s i g i l i n v e s t i g a 廿o n i n t jp h a n n ，2 0 0 6 ，3 0 8 ：1 4 0 - 1 4 8 5 第二章两亲性壳聚糖衍生物的制备及结构表征 壳聚糖分子中具有氨基和羟基活性反应基团，为其进行化学改性提供了可能。根 据表面活性剂的结构特点以及实际需要，为得到两亲性的水溶性高分子表面活性剂， 首先需要得到脱乙酰化程度较高的壳聚糖，以提供足够进行反应的基团，然后进行亲 水改性，如羧甲基化【1 】、羟乙基化、羟丙基化【2 1 等使其能够溶解于水，再进行疏水改 性，使其具有疏水亲油性通过调节亲水疏水基的种类比例，可得到不同亲水亲油平 衡值的两亲性产品以满足不同的实际需要。 羧甲基壳聚糖作为一种经过羧甲基化改性后的壳聚糖衍生物，水溶性好，具有成 膜性、保湿性、促进上皮细胞生长、延缓细胞衰老、促进皮肤溃疡创伤愈合、抑制浅 表皮肤真菌生长等优良功效，目前已被应用于医药及日用化工如护发护肤等领域【3 4 1 。 酰化壳聚糖是通过与酰卤或酸酐的反应在大分子链上导入不同分子量的脂肪族， 产物的溶解性大大改善。酰化产物因具有很好的生物相容性、较高的抗张强度、渗透 性和血液相容性且在酸碱溶液中都较稳定，热分解温度高，与生物具有良好的亲和性， 是一种潜在的医用生物高分子，可用于制造人工透析膜、超滤膜、生物医用膜、人造 皮肤等【5 ，们。 在羧甲基壳聚糖或酰化分子中引入疏水基团，将使其同时具有亲水亲油的两亲性 质，无须加入表面活性剂即可降低水溶液表面张力，在保持原有优良性能的同时，具 有乳化、增溶、增稠等性质，作为疏水改性的天然高分子表面活性剂必将具有更广泛 的应用领域。 本部分即是通过羧甲基壳聚糖与烷基缩水甘油醚发生开环加成反应，制备一系列 疏水改性的羧甲基壳聚糖衍生物一阴离子高分子表面活性剂，并对产物进行结构表 征。另外通过壳聚糖与丁二酸酐反应制备丁二酰化壳聚糖，然后丁二酰化壳聚糖与溴 代烷反应，生成一系列两亲性的丁二酰化壳聚糖系列衍生物，并对产物进行结构表征。 2 1 羧甲基壳聚糖衍生物的合成及结构表征 2 1 1 ( 2 羟基3 烷氧基) 丙基一羧甲基壳聚糖的合成 2 1 1 1 仪器及药品 d c a 3 0 0 型表面张力仪t h e 肌oc a l l i l 公司 6 t b 一8 5 恒温水浴日本岛津公司 p e2 4 0 c 元素分析仪美国p e 公司 恒温水浴，电动搅拌器，烧瓶，分液漏斗，减压蒸馏装置等 壳聚糖，济南海得贝生物有限公司 丁基缩水甘油丁基醚、十二烷基缩水甘油醚上海树脂厂，进口分装 异丙醇分析纯济南试剂总厂 丙酮分析纯济南化学试剂厂 氢氧化钠分析纯济南试剂总厂 冰醋酸分析纯烟台开发区鲁阳化学试剂公司 乙醇分析纯淄博化学试剂厂 2 1 1 2 羧甲基壳聚糖的合成 将一定量壳聚糖粉末分散于5 0 ( w ，、) 的n a o h 水溶液与异丙醇的混合溶液 中，搅拌2 h 后升温至6 0 ，缓慢滴加氯乙酸的异丙醇溶液。反应4 h ，降至室温，过 滤，洗涤，真空干燥，得羧甲基壳聚糖( c m c h s ) 。 2 1 1 3 ( 2 羟基3 烷氧基) 丙基羧甲基壳聚糖的合成 利用烷基缩水甘油醚的环氧基团，在碱性条件下，与羧甲基壳聚糖环上的氨基或 羟基发生开环加成反应，生成( 2 羟基3 烷氧基) 丙基羧甲基壳聚糖。 反应示意式如下 ( r = c 。托，c ，：h 。) + 妒嘶骂婿t k * e 斯# 珏- c 圩0 一r 0 h 2 1 2 实验方法 ( 1 ) ( 2 - 羟基3 烷氧基) 丙基羧甲基壳聚糖的制备 将羧甲基壳聚糖分散于k o h 的异丙醇溶液后，取适量缩水甘油丁基醚用分压滴 7 两亲性壳聚塘衍生物在药物辅料方面的应用研究 液漏斗逐滴加入至烧瓶中。在一定温度水浴中反应一定时间后，冷至室温，搅拌下加 入醋酸中和。将产物过滤，依次用异丙醇、丙酮洗涤，除去有机反应物。 ( 2 - 羟基3 十二烷氧基) 丙基羧甲基壳聚糖( h d p c m c h s ) 与( 2 羟基3 丁 氧基) 丙基- 羧甲基壳聚糖( 皿p c m c h s ) 类似。 ( 2 ) 产品的精制： 将所得产品溶解于水，过滤除去不溶物然后装入透析袋，在蒸馏水中透析三天 ( 期间及时更换蒸馏水) ，或转移至超滤系统中用截留分子量为3 0 0 0 的超滤膜，通 过循环蒸馏水超滤，除去小分子物质。将溶液在5 0 下旋转蒸发浓缩后，用丙酮分 步沉淀或冷冻干燥，得到纯的产品。 ( 3 ) 表面张力的测定： 将精制后的各反应条件下的产品配成水溶液，用d c a 3 0 0 型表面张力仪在2 5 下测定其表面张力。 ( 4 ) 元素分析： 将精制过的样品装入样品池中，测定其中c 、n 元素的含量。通过c n 比值计算 取代度。计算公式为： c n 2 1 2 6 + 2 ( 1 - x ) + 2 y + ( m + 3 ) z 】，1 4 式中x ，y ，z 分别表示脱乙酰度、羧甲基化度和疏水基取代度，m 表示疏水基烷基 数。 2 1 3 ( 2 羟基3 烷氧基) 丙基一羧甲基壳聚糖的结构表征 2 1 3 1 实验仪器 n e x u s - 4 7 0 型傅立叶转换红外光谱仪，美国n i c 0 l e t 公司 b m k e r a v a n c e4 0 0 ，u j h a s l l i e l d 型核磁共振光谱仪，德国b m k e r 公司 p - e2 4 0 c 元素分析仪，美国p e 公司 2 1 3 2 实验方法 ( 1 ) 红外光谱分析：将精制过的样品与k b r 混合压片，测得红外光谱图。 ( 2 ) 1 h 恹测定：将精制过的样品溶解于d 2 0 中，以1 m s 为内标，磁场强度 2 9 9 9 5 m h z ，谱线宽度3 2 6 4 1 h z ，弛豫时间1 0 s ，扫描9 1 次，记录1 h - n m r 谱。 ( 3 ) ”c n m r 分析：将精制过的样品溶解于d 2 0 中，以d s s 为内标，磁场强度 7 5 4 2 m h z ，谱线宽度2 1 2 1 4 5h z ，弛豫时间1 0 s ，扫描1 0 0 0 0 0 次，记录1 3 c n m r r 谱。 2 1 3 3 实验结果 为便于以下的讨论，将羧甲基壳聚糖和( 2 羟基3 丁氧基) 丙基羧甲基壳聚糖的 可能的结构式表示如下： 6 78 c h 2 0 c h 2 c o o - 0 了r “一c h jn n h 2 羧甲基壳聚糖的结构式 1 21 3 1 4 1 5 一c h 2 c h 2 c h 2 c h 3 ( 2 一羟基一3 一丁氧基) 丙基一羧甲基 壳聚糖的结构式 ( 1 ) i r 光谱： 图2 1 1 是羧甲基壳聚糖的红外光谱图，而羧甲基壳聚糖的特征吸收峰所对应的 基团见表2 卜l ：其中1 5 9 6 c m 1 和1 0 6 6 c m 。1 为羧基钠盐的特征吸收峰，可表征羧甲基 钠盐的存在。 表2 一卜1 羧甲基壳聚糖的红外光谱解析 吸收峰( c m l ) 特征基团 3 4 2 l 2 9 2 5 1 5 9 6 1 4 l l 1 0 6 6 ，1 3 2 5 o h 与n h 的伸缩振动峰( v 。，v 。) 甲基、亚甲基伸缩振动峰( v c 。) 一c = 0 伸缩振动峰( v 。) c n 的伸缩振动峰( v 。) c 0 的伸缩振动峰( v c 。) 及与6 。的偶合谱带 9 _ j 田 记 _ ；田 世 蕾 扣 a j口jm21m 口日 h n _ 口 图2 1 1 羧甲基壳聚糖的红外光谱图 。 y 价 _ _ * 日 ； # 日 _ m1 mmm - _ - l 图2 - l - 2 ( 2 一羟基一3 一丁氧基) 丙基一羧甲基壳聚糖的红外光谱图 图2 一卜2 为( 2 一羟基一3 一丁氧基) 丙基一羧甲基壳聚糖的红外光谱图。由于未引入 新的特征基团，只是甲基、亚甲基、羟基及c o 基略有增加，因此与羧甲基壳聚糖 相比，在红外谱图中没有显著变化。但仔细观察，仍可看出微弱变化，如在1 1 0 9 c m 4 处的峰明显增强，可能是丁氧基中的醚键所致7 1 。其进一步的结构验证尚需下面的核 磁共振来证实。 ( 2 ) 1 h _ n m r 谱： 图2 一卜3 为羧甲基壳聚糖的h - n m r 谱图。图中4 3 5 7 p p m 、2 6 3 4 p p m 分别为c l 、 c 2 上质子的共振吸收峰( 分子中各个c 的位置见结构示意式) ，3 1 - 3 8 3 p p m 为c 3 、 c 4 、c 5 、c 6 、c 7 上的重叠吸收峰，1 8 7 9 p p m 为胺基质子的共振吸收峰嘲。 图2 一卜4 为( 2 一羟基一3 一丁氧基) 丙基一羧甲基壳聚糖的1 h n m r 谱。由图可见， 图中除保留原来的吸收峰外，在o 7 0 5 p p m 处出现了端甲基( c 1 5 ) 质子的三重裂分峰， 在1 1 3 3 p p m 、1 3 6 8 p