（食品科学专业论文）肠溶释药载体魔芋微球的合成制备研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 d d s ( 新型药物缓释系统) 已成为药学研究热点，利用天然高分子材料制备的 区域定位通用型药物缓控释的载体研究尤其重要。本文将纯化魔芋葡甘聚糖为基 材，复配天然高分子材料( 黄原胶和海藻酸钠) ，通过物理共混制备了粘度和凝胶 强度均较佳的肠溶性复合凝胶载体。尝试干法和湿法制备了不同分散剂下的魔芋 微球。进一步运用质构仪、激光粒度分析仪、红外光谱、扫描电镜、x 射线衍射、 热机械分析表征了复合凝胶载体和魔芋微球的结构，多方面考察了魔芋葡甘聚糖 黄原胶海藻酸钠( k g m - x a n - a l g ，简称为k - x - a ) 复合体系从宏观到微观，不同 层面上的清晰直观的网络形态，证实了k g m 和x a n 、a l g 之问存在明显的氢键 相互作用，形成了一定有序结构的互穿网络凝胶体系。以魔芋微球为药物缓释载 体，初步探讨了药物尼莫地平( n m p ) 和兰索拉唑( l a n s o p r a z o l e ) 在模拟胃液和肠液中 缓控释的特性。 实验结果如下： 1 复合凝胶的质构分析：固定k ：x = 2 ：8 ( w w ) ，在k x ：a = 6 ：4 ( w w ) 时复合凝胶力 学性能最佳。复合凝胶在胃液中具有良好的硬度和弹性，肠液中其力学性能减 弱。此凝胶载体具有良好的肠溶释药缓释性能。 2 干、湿法均能制备较小粒径的微球，不同分散剂中的分散行为有所差别。干法 制备的微球在d m s o 中团聚现象较少( d 5 0 = 2 6 9 8 p m ) ，；通过液体石蜡湿法制各 了粒径小且均一的微球( d s o = 2 4 3 p m ) 。 3 复合溶胶流变特性：在空白液、胃液、肠液中其t 1 均随浓度增大而增大。相同 条件下，- q - t r l ! 自枷i l g t , 这是由于溶胶在胃液中能形成类凝胶态，粘性丧失， 而在肠液中，分子氢键相互作用较小，伸展的分子产生了较大粘度。 4 采用i r 、x - r a y 、s e m 、d s c 、t g 分析了复合凝胶的结构。o h 和c = o 伸缩 振动、吸附水0 h 弯曲振动的谱峰差别表明胃液中凝胶的分子间氢键相互作用 较强，导致了c = o 的暴露和吸附水减少，反之肠液中较疏松网络结构的凝胶 的吸附水较多；胃液中凝胶较大的结晶度和新微晶峰的产生反映其产生了更为 有序的网络结构，而在肠液中其结晶度明显降低，网络结构遭到破坏。微球的 微观形貌显示胃液中载体颗粒呈规则光滑小球状，显著不同于肠液中载体粗糙 的片状。肠液中凝胶的结晶熔融显示出均匀平缓的放热过程，其峰值温度和焓 变明显低于胃液凝胶，这种与t g 一致的的结果表明胃液中凝胶有序的网络结 构在肠液中逐渐形成了松散的结构。上述结果均反映出k g m 和x a n 、a l g 湖北工业大学硕士学位论文 通过氢键相互作用形成了复合凝胶体系，在胃、肠液中分别呈现出定位缓控释 药特性的载体网络结构。 5 缓控释药特性：载体对药物n m p 和l a n s o p r a z o l e 的包埋率分别为9 7 9 5 和 8 7 9 在胃液中药物释放量不足1 ：肠液中释药率分别高达9 8 4 5 和6 0 0 5 ( 以2 4 h 计) 。2 4 h 后药物继续呈现的缓释特性进一步提高了药物的生物利用 率。 关键词：药物缓控释，魔芋葡甘聚糖，黄原胶，海藻酸钠，复合凝胶，魔芋微球， 肠溶释药载体； i i 湖北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t d d s ( d r u gd e l i v e r ys y s t e m ) h a sb e c o m et h ef o c u so fm e d i c i n er e s e a r c h i t st h em o s t i m p o r t a n to n ei nr e s e a r c ht ou t i l i z et h ea r e aw h e r et h en a t u r a lm a c r o m o l e c u l em a t e r i a lp r e p a r e st o s u s t a i n e d c o n t r o l l e de a r l i e r so fg m n m o nd r a g t nt h i sp a p e r , p u r i f i e dk o n j a cg l u c o m a n n a n ( k g m ) w a sb l e n d e dw i t hx a n t h a ng u ma n da l g i n a t e5 0 d i u n li na q u e o u ss o l u t i o nt o m a k e c o m p l e xg e l ，w h i c hw a sv a l u e db y i t sv i s c o s i t ya n dm e c h a n i c a lp r o p e r t ya n a l y s e s n e k o n j a cm i c r o b a l l ( k i v l b ) w a sp r e p a r e di nd r y i n ga n dw e t t i n gm e t h o dr e s p e c t i v e l y t h ea v e r a g ed i a m e t e ro f 也ek m bw h i c hw e r ed i s p e r s e di nd i f f e r e n td i s p e r s a n t sw a sa n a l y z e dw i t h l a s e rp a r t i c l es i z ea n a l y z e r f u r t h e r , t h ec o m p l e xg e lc a r r i e ra n dt h ek m bw e r ec h a r a e t e r e db yi r 、 x - r a y 、s e m 、d s c 、t gv a r i o u sa s p e c t so f t h ec o m p o u n ds y s t e mi nk o m x a n t h a n a l g i h a t es o d i u m ( k g m - x a n - a l g , k - x - a 、w e r ei n v e s t i g a t e d f r o mm a c r o p e r f o r m a n c et om i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e , t h en e t w o r ks t r u c t u r e sw e r ed i r e c t - v i e w e d i t sc o n f i r m e dt h a tt h eo b v i o u si n t e r a c t i o no f h y d r o g e nb o n d i n ge x i s t e di ns t r u c t u r e so fk g m a n dx a n a l gw h i c hf o r m st h en e t w o r ks y s t e m a sd r u gc o n t r o l l e d s u s u t a i n e dc a r r i e r s ，k m bw a si n i t i a l l yd i s c u s s e dt h es u s t a i n e d c o n t r o l l e d c h a r a e t e r i s e st om e d i c i n eo f n m pa n dl a n s o p r a z o l ei nt h es i m u l a t e dg a s t r i ca n di n t e s t i n a ls o l u t i o n , r e s p e c t i v e l y 1 t e x t u r ea n a l y s i so f c o m p l e x g e l t h ec o m p l e xg e lp e r f o r m a n c ew a sb e s ta tk ：x = 2 ：8 ( w w ) a n d k x ：a = 6 ：4 ( w w ) t h e r ew e r eg o o dh a r d n e s sa n dt h ee l a s t i c i t yt ot h ec o m p l e xg e li ng a s t r i cf l u i d , a n dw e a kn e t w o r ks t r u c t u r ei ni n t e s t i n a lf l u i d 2 k m bc o n l db ep r e p a r e ds m a l ls i z ep a r t i c l e si nt h ed i f f e r e n td i s p e r s i n ga g e n tb yd r y i n ga n d w e t t i n gm e t h o d 。n l er e s u l t ss h o w e dt h a tk m b w a sw e l ld i s p e r s e di nd m s o a n di t sd i a m e t e rw a s 2 6 9 8 p r o ；h ip a r a f f m , k n i bw a sh o m o g e n e o u sd i s p e r s ew i t hs m a l l e rd i a m e t e r ( 2 4 3 i a m ) 3 v i s c o s i t ya n a l y s i so fc o m p l e xs o l t h ev i s c o s i t yo fc o m p l e xs o lw e r ei n c r e a s e dw i t ht h e c o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e di nt h eg a s t r i ca n di n t e s t i n a ls o l u t i o n u n d e rt h es a m ec o n d i t i o n , t h es e q u n c e w a sq i m 6 婵i i t t t i a a q 椎l 灯o l 1 掌蛐ks o l u t i o n ，w h i c hr e a s o nw a sf o m i n gq u a s ig e li ng a s t r i cs o l u t i o n t h e r ew a sg r e a t e rv i s c o s i t yi ni n t e s t i n a l s o l u t i o n , w h i c hr e s u i t f r o mw e a ki n t e r a c f o no f i n t r a m o l e c u l a rh y d r o g e nb o n da n de x t e n d e dm o l e c u l e s 4 t h ec o m p l e xg e ls t r u c t u r e sw e r ea n a l y z e db yi r , x - r a y , s e ld s ca n dt g t h es p p j c t r n l l lp e a k d i f f e r e n c e so f0 - ha n dc = oe x p a n s i o na n dc o n t r a c t i o nv i b r a t i o n , t h ea b s o r b e dw a t e r o hb e n d i n g v i b r a t i o n sw e r ei n d i c a t e dt h es t r o n g e ri n e r a e t i o ni n t r a m o l e c u l a rh y d r o g e nb o n de x i s t e di nt h e o o m p l e xg e li nt h eg a s t r i cs o l u t i o n , w h i c hc a u s e dt h ec - - oe x p o s i t i o na n dt h ea b s o r b e dw a t e r r e d u c e d o t h e r w i s et h el o o s e rn e t w o r ks t r u c m r ee x i s t e di nt h eg e li nt h ei n t e s t i n a ls o l u t i o n , w h i c h r e s u l ti nm o r ea b s o r b e dw a t e r t h ex r d p a t t e mi n d i c a t e dt h a tg r e a t e rs e q u e n t i a la r r a yf o r m sn e w c r y s t a lr e g i o nd u et ot h es e q u e n t i a l l e rn e t w o r kt e x t u r e i t sc r y s t a l l i n i t yo b v i o u s l yr e d u c e di nt h e i n t e s t i n a ls o l u t i o nd u et od e s t r u c t e dn e t w o r k t h em i c r o s c o p i ca d p e a r a n c eo fk m bd e m o n s t r a t e di n t h eg a s t r i cs o l u t i o nt h ec a r r i e rp e l l e ts m o o t h l ya s s u m e dt h er u l es m a j jt ob es p h e r i c a l i sr e m a r k a b l y d i f f e r e n ti nt h ei n t e s t i n a ls o l u t i o nt h ec a r r i e rr o u g hl a m i n a t e ds h a p e i nt h ei n t e s t i n a ls o l u t i o nt h e g e l a t i nc r y s t a l l i z a t i o nf u s e sd e m o n s t r a t e dt h ee v e ng e n t l ee x o t h e r m i cp r o c e s s ，i t sp e a kv a l u e t e m p e r a t u r ea n dt h ee n t h a l p yc h a n g e do b v i o u s l y , w h i c hw a sl o w e rt h a nt h eg a s t r i cs o l u t i o n ，t h i sk i n d w i t ht h et gc o n s i s t e n tr e s u l ti n d i c a t e di nt h eg a s t r i cj u i c et h eg e l a t i nh a dt h ef o r e w o r dt h en e t w o r k l j i 湖北工业大学硕士学位论文 a r c h i t e c t u r eg r a d u a l l yt of o r mt h el o o s es t r u c t u r ei nt h ei n t e s t i n a ls o l u t i o n t h ea b o v er e s u l tr e f l e c t e d k g ma n dx a n ，a l gm u t u a l l ya f f e c t e dt h r o u g ht h eh y d r o g e nb o n d ，h a df o r m e dt h ec o m p l e xg e l n e t w o r k i nb o t ht h es t o m a c ha n dt h ei m e s t i n a ls o l u t i o ns e p a r a t e d c a r r i e ro fp r e s e n t e d c o n t r o l l e d s u s t a i n e dr e l e a s e i n gd r u gc h a r a c t e r i s t i cn e t w o r kt e x t u r e 5 ，s u s t a i n e d c o n t r o l l e dr e l e a s i n gc h a r a n t e r i s t i e t h ee m b e d d i n gr a t e so ft h ec a r r i e rt on m pa n d l a n s o p r a z o l ew e r e9 7 9 5 a n d8 7 9 r e s p e c t i v e l y t h eb o t hd u r gr e l e a s i n g - r a t e sw e r el e s st h a n1 i i lt l l eg a n gs o l u t i o n i nt h ei n t e s t i n a ls o l u t i o n , t h er e l e a s i n gr a t e sw e r ea su g ha s9 8 4 5 a n d 6 0 0 5 ( 2 4 h ) , m p e e d v e l y t h es u s t a i n e d - r e l e a s i n gc h a r a c t e r i s t i ca f t e r2 4 hi m p r o v e dt h em e d i c i n e b i o a v a l l a b i l i t y k e yw o r d s ：d r u gc o n t r o l l e d s u s t a i n e dr e l e a s e ，k o n j a cg l u c o m a r m a n ，x a n t h a n ，a l g i n a t es o d i u m , c o m p l e xg e l ，k o n j a em i c r o - b a l l ，d u r gr e l e a s i n gi ni n t e s t i n a ls o l u t i o n i v 佩嘉主工案火秀 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取 得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：f j i 知数日期：刁年占月6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并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阅。本人授 权湖北工业大学可以将本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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名： 日期：口7 年6 月6 日 指导教师签名：气抄 日期：d 7 年占月占日 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章文献综述 新型药物释放系统已成为药学领域的重要发展方向，其迅猛上升的发展势头 正为全世界的药品制造商所关注。相对于新药品研发时间周期长、成本高以及投 入回收风险大，以原有药品为基础改变制剂方法和服用方法的药物释放技术无疑 具有低风险、短周期、回报合理的优势。最新数据显示因漫长的开发周期( 几年到 十几年) ，新药品中只有十分之三的销售额超过平均研发投入。药物释放则不需要 如此长的研发时间，投入也减少到研制新药的1 1 5 。国际上药物释放的市场正在 扩大，预计年将达到8 6 0 亿美元。 我国的制药行业一直处在低研发投入阶段，新产品的研发投入仅为销售额的 1 - 3 ，而3 亿- 6 亿美元的销售额，其规模十分有限。创新的产品很少，大都还 在进行低质量低价位竞争，平均销售利润不到1 0 。就在这样的情况下，加入w t o 后中国的制药行业要面临全球化国际化的趋势和来自国外医药公司的竞争。无疑， 投入少见效快的药物释放技术将成为发展的契机，它可以解决缺少新产品、研发 投入有限的问题，带来更好性比价的产品。事实上，国家对药物释放技术一直以 来都很重视，曾被列入七五至十五计划、8 6 3 让划和国家新产品计划中。对于缺乏 资金的中国医药工业而言，缓释技术是一个值得看好的发展方向。 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。这类材料不仅具备可生物降解性和生物相容性，还可通 过其自身具有的可生物降解重复单元与药物和目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 载体的研究最为广泛而深入。可生物降解材料具有能被动物和人体吸收代谢的功 能，与不可降解的聚合物药物缓释体系相比，它们主要具有三大优点：( 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，药物包裹量和几何形 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问而递减。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，可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 ) 更适于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，药物微粒在溶液中滞留的时间较短。一些诸如多肽、蛋白质类不稳 湖北工业大学硕士学位论文 定的药物不致出现分解、沉淀或集聚的现象l l 】。 我国应用魔芋的历史已有两干多年，资源十分丰富，现已成为山区农民发展 的主要经济作物之一。魔芋葡甘聚糖与天然高分子的共混，一直都是国内外的研 究重点。目前其优越的性能在药物缓控释领域的运用日渐突显，魔芋微球的开发 可作为新材料、新产品研究和拓展新领域的依据，而在实践中无疑会带动我国魔 芋及复配多糖产业的发展，缓解魔芋资源受国际市场的压力，降低产业化风险， 帮助山区农民脱贫致富。 另外，在交叉学科中发展起来的新型膜技术产品微球，已成为化工、材 料、化学、生物和医学等多学科领域研究热点。因其具有长效、高效、靶向、低 副作用等特点及优良的控制释放性能，在药物控制释放等领域具有广阔的应用前 景。作为一种新型微球，环境情报感应型微球日益受到重视，尤其是温敏型微球 受到了更多的关注。 新型药物释放系统己成为药学领域的重要发展方向。近年来，研究以给药剂 量更小、副作用更低、疗效更大为目的的药物缓控释系统( s u s t a i n e d c o n u o l l e d r e l e a s ed r u gd e l i v e r ys y s t e m ) 进展迅速。在药物缓控系统中，缓控释剂是指能够延 缓或控制药物释放、持续释药的一类制剂，为有应用前景的药物新剂型。然而许 多缓控释制剂因基材的生物相容性不好而受到限制。 当前药物生产正朝着高效、速效、长效和毒副作用小以及剂量小的方向发展。 作为药物制剂的材料，天然高分子因其优良的特性如生物相容性好和易生物降解 等在药物载体中得到了广泛而充分的应用，其具有稳定和保护药物活性成分，促 进药物吸收，延缓或控制药物释放，提高生物利用率和帮助药物靶向定位等。天 然高分子材料在释放系统中作为释放的控制载体，起到控制药物释放速率的作用 和结构作用( 骨架作用) 回。下面简单介绍天然高分子材料作为缓控释载体方面的资 料。 1 1k g m 的结构及性质 现代意义上的魔芋研究始于1 8 9 5 年，其后通过研究才确定了魔芋的主要成分 为葡甘聚糖( k o n j a cg l u c o m a n n a n ，k g m ) 。近几年，国外的一些学者们又对其组分 进行了更细致的研究嘲。k g m 是魔芋的主要活性成分，它是由d 葡萄糖和d 甘 露糖按一定比例以p - 1 ，4 糖甘键连接起来的高分子多糖，是对魔芋进行深加工利 用的重要成分。 湖北工业大学硕士学位论文 魔芋葡甘聚糖是由d 吡哺葡萄糖和d 吡喃甘露糖以1 ：1 6 1 ：1 8 通过1 3 - ( 1 w ) 糖苷键连接构成的多糖，在主链的d 甘露糖c 3 位上存在由b - ( 1 3 ) 糖苷键连接的 支链，每3 2 个糖残基约有3 个支链，支链由几个糖单元组成，每1 9 个糖基有1 个乙酰基团，是具有一定刚性的半柔顺性分子( 谢笔钧，2 0 0 4 ) 。一般认为，k g m 的粘均分子量约为7 0 万8 0 万【4 】。天然的魔芋葡甘聚糖是由放射状排列的胶束组 成，其晶体结构有a 型( 非晶型) 和b 型( 晶型) 两种。x 射线衍射分析表明，k g m 粒 子显示近似无定形结构【卯，退火的纤维式k g m 显示出伸展的二折螺旋形结构，构 象分析表明，其有利的手性为左旋，其详细的结构分析尚未清楚嘲。 魔芋中k g m 的含量高，分子量大，其精粉及其相应产品的质量就好。k g m 及其改性产物水溶胶的高粘度、稳定性、乳化性、高膨胀性、成膜性、凝胶性和 特定的生物活性，使得它们在食品、医药、化工、日化、造纸、纺织、石油和环 保等领域具有很好的应用前景。世界范围内魔芋食品业的迅猛发展，使魔芋的实 用价值和经济价值得到充分体现 r l 。我国对魔芋食品的开发起步较晚。目前在国内 市场上的优质魔芋食品多数是进口或中国境内合资生产的，其加工工艺及加工设 备( 包括魔芋精粉精碾设备) 均从国外引进 7 1 。对于魔芋在医药行业的应用，国外 已有一定进展m j ，而在国内仍处于起步阶段。 1 2k g m 在药物缓释中的应用 缓释剂是指能够延缓药物释放、持续释药8 h 以上的一类制剂。葡甘聚糖材料 因生物相容性好，而且可通过降解机理控制药物释放速度，故在生物材料领域有 较多研究。已见报道的k g m 缓释、控释材料主要有以下几类：缓释栓剂，骨架口 服缓释系统、亲水凝胶骨架片或与其它材料复合后制成的控制药物释放骨架片 9 1 。 早在2 0 世纪7 0 年代日本学者m a s a h r on a k a a n o 就对k g m 作缓释和控释载体做了较 多研究工作，利用硼砂交联的k g m 作载体制备了狄布卡因缓释和控释两种释药系 统；还利用硼砂或氢氧化钙处理的k g m 为载体制成了茶碱缓释系统，并进行了体 外溶出实验。2 0 世纪8 0 年代出现了将k g m 与其它高分子材料复合物作载体控制药 湖北工业大学硕士学位论文 物释放的报道 如将k g m 与普鲁兰( 又名短梗霉多糖) 混合，加入药物与其他敷料制 成缓释药片，研究表明释放速率可通过改变k g m 的用量来调节【1 0 l 。 最近李斌等研究了k g w 硼复合凝胶对水杨酸的缓释性能i l ”，实验表明：k g m 硼复合凝胶对水杨酸的释放，在3 t c 条件下是缓释过程，在低温下是控释过程。 k g m 作为药物释放载体有突出优点：本身是一种食品原料，被人体吸收后对人体 无害，价廉易得，且在释放药物的过程中不存在突释行为，k g m ，硼复合凝胶是一 种优良的缓释制剂，完全可代替其它类型的缓释制剂。k g m 超细及纳米粉末是一 种直径1 0 1 0 0 0n l - n 的物质系统，具有缓释性，靶向性，可保护被包裹物质避免破 坏的优点，但迄今仅见吴道澄等研究了魔芋超细及纳米粉末对营养性肥胖的减肥 作用，他们的研究表明与魔芋精粉相比，庞芋超细及纳米粉末可增加药物在体内 的滞留时间，提高生物利用剧1 2 1 。因此k g m 智能化纳米凝胶和其释药特性的研 究空间广阔。k g m 作为一种天然高分子多糖，具有许多良好的性质，诸如生物相 容性，可生物降解性，无毒性等，其降解产物也没有毒性，另外，口服给药时， 它还具有结肠定位降解的特性，是一类很有研发前景的药用高分子材料【1 3 1 。微球 是一种以适宜高分子材料为载体包裹或吸附药物而制成的球形或类球形微粒，根 据l 临床用途不同分为靶向制剂和非靶向制剂。已见报道的药物缓释系统中，有不 少是微球形式 1 4 q s 】，f 1 2 0 世纪7 0 年代中期人们发现微球给药形式以来发展迅速， 现己成为药剂学研究的热点之一。但国内外迄今少见有关k g m 微球的制备方法以 及应用特性的报道，亟待探讨与研究f 1 6 1 。 缓控释药物制剂的发展虽与制药设备的不断发展更新有关，但起主要作用的 是新辅料的开发与应用，一种新辅料的应用，可开发出一大批制剂产品，并促进 一大批制剂产品的质量提高，取得十分显著的经济效益和社会效应。在缓控释药 物制剂中，高分子材料现已成为药物在传递、渗透过程中不可分割的组成都分， 任何一种适宜的高分子材料的应用都使制剂的内在质量或外在质量得到提高。然 而近代合成高分子材料虽已在在药物制剂的研究和生产中得到广泛应用，但随着 当今人们安全和环保意识的日益提高，天然高分子材料作为药物缓控释载体正在 顺应发展的要求而逐渐突显出来，成为新型高分子辅料的重要成员，推动了药物 缓控释剂型的快速发展。 1 3 凝胶制备的原理 有关k g m 凝胶化机理的研究从2 0 世纪7 0 年代就已开始，先驱者m a e k a j i 曾推断 凝胶的网络结构是由k g m 的链状分子脱乙酰基化后，在氢键的作用下连接而成的 4 湖北工业大学硕士学位论文 “”。2 1 世纪初w i l l i a m s 等在n m r 和流变学测定的基础上，在分子水平上解析了 k g m 的凝胶化机理，认为添加碱凝固剂而导致的脱乙酰化相当于除去分子链相互 交联的障碍物，同时降低高分子链的溶解性，k g m 分子链开始在热力学驱动下凝 集，形成网络构造而最终成为凝胶。y o s h i m u r a 等【1 9 】则通过测定凝胶化过程中的动 态粘弹性，探讨了k g m 凝胶化时间、凝胶化速度与分子量、温度、p h 的关系。 对g m 凝胶反应的研究主要集中在凝胶形成的条件上【2 0 】，谢笔均等也对凝胶 形成的机理作过详细的研究【2 l 】。碱处理过的脱乙酰葡甘聚糖确实具有较好的成膜 性和耐水性1 2 2 。近年来随着食品工业的发展，为数不多的亲水胶体材料的单独使 用已远远不敷要求，利用胶体间的协同增效作用进行复配或对胶体材料进行化学 改性都是提高使用效果的方法。在本实验中，采用的是k g m 与黄原胶的的混合凝 胶，两者能形成良好的凝胶体系，所以无须将k g m 脱乙酰。 魔芋精粉与黄原胶有强烈地协同增效作用。国外一些学者也对黄原胶做过相 应研究田】。魔芋精粉与黄原胶间产生强烈的协同增剂作用，这与魔芋葡甘聚糖和 黄原胶的化学组成，分子结构紧密相关。魔芋葡甘聚糖由d 葡萄糖、d 甘露糖组 成，黄原胶由d 葡萄糖、d 甘露糖、d 葡萄糖醛酸组成，它们化学组成相似，更 重要的是它们分子结构上的相互作用，黄原胶分子以双螺旋结构存在，魔芋葡甘 聚糖分子平滑，没有分支链的部分与黄原胶分子的双螺旋结构以次级键形式相互 结合形成三维网状结构，从而产生强烈的协同增效作用。根据魔芋精粉与黄原胶 复合胶随着浓度的增高，其凝胶强度相应增强，该复合胶在弱酸性条件下( p i q 5 左右) 有最强的协同作用，复合胶形成的凝胶为热可逆性凝胶，在室温下至4 0 呈固态，在5 0 以上呈半固态或液态，冷却至室温又呈固态。陈志行等人畔一5 】还 对魔芋胶与黄原胶混胶粘度的影响因素做了很详细的研究。 1 4 药控载体的其他天然高分子多糖 1 4 1 黄原胶 图1 2 黄原胶结构示意图 湖北工业大学硕士学位论文 黄原胶( x a n t h a n ，简称x a n ) 是一种胞外多糖，纤维素主链上连有低聚糖基， 即主链在o 3 位置上连接有一个f l - d 吡喃甘露糖- ( 1 甜) 伊d 毗喃葡萄糖醛酸 - ( 1 2 ) 廿d 毗喃甘露糖3 个糖基测链，平均每隔一个葡萄糖残基出现一个三糖基测 链。分子中d 葡萄糖、d 甘露糖和d 葡萄糖醛酸的质量比为2 8 ：2 ：2 ，部分糖基 被乙酰化，相对分子量大于2 x 1 0 6 。在溶液中，三糖测链与主链平行，形成硬棒状 结构，溶液中以稳定的双螺旋构象存在。 1 4 2 海藻酸及其盐 海藻酸( a l # a l i ea c i d ) 是从褐藻或细菌细胞壁中提取出的天然多糖。它是由d 甘露糖醛酸和l 古洛糖醛酸的共聚物，溶解于碱。海藻酸及海藻酸盐( a l g i n a t e ，简 称a l o ) 具有与多价阳离子发生胶凝反应形成凝胶的特性，如与钙离子形成海藻酸 钙凝胶微球，电镜扫描为三维网状结构，被形象地称为“鸡蛋箱”结构。由于海藻酸 及海藻酸盐在酸性条件发生凝集这一特殊性质，广泛地与其他药物辅料进行复配 制成智能型区域定位缓控释载体，如常应用郅口服肠道药物释放载体【3 3 】的研究。 它具有生物粘附性和低免疫原性，二价阳离子交联形成开放晶格的水凝胶， 能用作药物或细胞释放的载体，这种载体的独特性包括：基质内部的含水环境； 包裹过程能在室温下温和地进行且不需要有机溶剂；所形成的凝胶具有多 件，允许大分子高速扩散；多孔性可通过简单的被覆工艺调控；能在正常的 生理条件下被溶解和生物降解。 马萍【2 6 】海藻酸钠溶液与氯化钙溶液发生胶凝反应，用滴制的方法制备了海藻 酸钙凝胶微球，结果海藻酸钙凝胶微球在胃液中保持原状，在肠液中溶胀，溶胀 的p h 敏感性表明可作为药物的缓释载体。 马萍【2 7 】等又制备硝苯地平的海藻酸钙凝胶微丸，在温度约3 7 ，微丸在蒸馏 水和0 1m o u l 盐酸( p h i o ) ，而在磷酸盐缓冲溶液( p h 6 8 ) 中lh 溶胀，溶胀后的微丸 直径是干燥前湿微丸直径的1 8 0 。硝苯地平的海藻酸钙凝胶微丸具有缓释作用。 海藻酸钠与壳聚糖均为无毒、生物相容性好、可生物降解的天然高分子材料， 具较好的成膜及成型性，广泛应用于药物载体领域。其中海藻酸钠荷负电，壳聚 糖荷正电，两者可通过静电相互作用形成微囊作为药物、生物制品、疫苗及细胞 的载体。静电相互作用是一种弱相互作用力，不涉及热交联过程中的高温及化学 交联过程中的共价键行成，对包载物的性质无甚影响，这对于稳定性差，生物半 衰期短的大分子蛋白、多肽类药物的包载非常适合。如用海藻酸壳聚糖能提高前 线抗疲劳f 利福平、异烟肼、毗嗪酰胺) 的包裹率，治疗效率大为提高。胡波1 2 酬等研 究p h 敏感壳聚糖海藻酸钠复合水凝胶溶胀特性和在药物的缓释中的效果，结果表 6 湖北工业大学硕士学位论文 明在p h = 1 4 盐酸缓冲溶液中溶胀度较小，而在p h = 7 4 的磷酸缓冲溶液中溶胀度很 大，用它制备的酮洛芬胶囊具有明显的缓释效果。 1 5 本课题研究的主要内容 本课题制备了k g m 复合凝胶，研制了魔芋葡甘聚糖黄原胶海藻酸钠微球作 为肠溶释药的药控载体。主要研究内容分为以下几个方面： 1 复合凝胶的制备及优化 选择复配体系中生物高分子材料 复合凝胶载体的制备 2 魔芋微球的制各 干法制备魔芋微球 湿法制备魔芋微球 3 缓控释载体结构表征 红外、电子显微镜、扫描电镜、x - 射线衍射以及熟分析对载体结构表征，说 明载体的结构和缓控释特性的相关性 4 魔芋微球对药物包埋率和缓控释特性测定 药物承载性能 消化道内区域定位控释性能 1 6 创新点 以魔芋葡甘聚糖( k g m ) 为基材，根据结构相似的自组装原则，复配不同溶液构 象的生物高分子材料，基于生物高分子不同的溶解特性和共混凝胶特性，获得 具有环境p h 值和温度敏感性的多元物理组合的复配体系，运用适宜的工艺条 件制备通用性较强的魔芋微球。 运用电子显微镜、扫描电镜等高新成像技术观察生物高分子复配体系网络结 构，同时现代高分子物理表征手段，如红外、x 射线衍射、热分析的测试将从 理论上解释其具备的环境刺激特性。 7 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章魔芋复合凝胶的制备和配方优化 魔芋葡甘聚糖( k o n j a cg l u c o m a n n a n ，简称k g m ) 是继淀粉和纤维素之后，又 一种令人感兴趣的天然多糖，能与一些天然高分子如黄原胶、结冷胶和卡拉胶等 相互作用形成凝胶，逐渐成为具有应用前景的环境友好生物材料。海藻酸( a m n i c 粒i d ) 是从褐藻或细菌细胞壁中提取出的海藻多糖，其钠盐在酸性溶液中发生分子 缔合，而溶于中性或碱性溶液中。本文旨在尝试利用k g m 和x a n t h a n 物理共混后能 形成具有一定弹性和硬度的含水凝胶体，再此基础上复配a l g ，利用其p h 敏感性 制备包裹药物的肠溶释药的复合凝胶载体。运用质构仪和粘度计分析了凝胶和溶 胶的结构与释药特性的相关性。 2 1 仪器和材料 2 1 1 仪器 恒温磁力搅拌器 数显恒温水浴锅 精密增力电动搅拌器 超声波清洗器 电热恒温鼓风干燥箱 真空干燥箱 循环水式多用真空泵 电子分析天平 紫外分光光度计 激光粒度分布仪 离心浓缩冻干机 均质机 质构分析仪 质构分析仪 s t a b l em i c r os y s t e m s 粘度计 8 5 2 型上海司乐仪器厂 h h - 2 型国华电器有限公司 j j - 1 型国华电器有限公司 k q 1 0 0 型民山市超声波仪器有限公司 g z x 9 0 3 0 m b e 型上海博讯实业有限公司 d z f 6 0 2 0 型上海精密实验设备有限公司 s h b 型郑州长城科工贸有限公司 a b 5 0瑞士m e t t l e u v 3 0 1 0 型日本m t a c m 公司 b t - 9 3 0 0 型丹东市百特仪器有限公司 驰儿3 1 5 s v 2 3 0 美国s a v a n t 公司 g y b 6 0 一6 5 型上海东华公司 t e x t u r ep r o f i l ea n a l y z e r英国t a - x t p l u s 1 m s p r o 专业研究级食品物性分析仪美国f t c e n g l a n d n d j l上海平衡仪器厂 8 湖北工业大学硕士学位论文 2 1 2 材料 魔芋精粉：一级精粉，湖北省美力集团有限公司提供 黄原胶：s i g m a 公司购买 海藻酸钠：上海国药集团，化学纯 盐酸，氢氧化钠，磷酸二氢钾，无水乙醇，甲醇，二甲亚砜，甘油，液体石蜡均 为国产分析纯。、 2 2 实验方法 2 2 1k g m 的纯化 本实验中，k g m 的纯化具体方法如下：， 1 ) 配制3 5 ( v v ) 的乙醇水溶液作为纯化介质，乙酸调节p h 至3 6 ，取魔芋精粉 以料液比1 ：8 1 ：1 0 混合，持续搅拌1 2 h ，滤布过滤，得一次魔芋纯化粉； 2 ) 将一次魔芋纯化粉进一步置于3 5 的乙醇水溶液，乙酸调节p h 至4 7 ，持续 搅拌1 2 h ； 3 ) 重复上述步骤8 l o 次纯化程序，直至滤液透明澄清，即得含乙醇液的魔芋纯 化粉； 4 ) 将上述原料中加入无水乙醇，料液比控制在1 ：4 1 ：5 ，混合过滤后，置入真空 干燥箱，于8 0 。c 下干燥粉体，时间2 4 h ： 纯化魔芋粉呈洁白晶体状，6 0 耳筛筛分后得粒度均匀一致的粉体材料，即达 纯化目的。 2 2 2 复合凝胶和模拟消化液的制备 2 2 2 - 1 复合凝胶制备 将k g m 和x a n 在水溶液中进行物理共混。制备多糖总浓度1 ( w v ) 的 k - x 凝胶，具体步骤如下： 1 ) 添加定量的k g m 于沸水浴中溶胀，待完全溶胀后加入x a n ，搅拌充分相溶( 约 3 0 m i n ) 后，取出，速冷至室温； 2 ) 根据上述凝胶制备方案，调整k g m 与x a n 的质量配比和总体浓度，以粘度 和凝胶强度作为考核指标作对比实验。 3 ) 凝胶块的规格为：圆柱状，底面直径8 c m ，高5 e m 。 9 湖北工业大学硕士学位论文 制各多糖总浓度3 ( w v ) 的k x a 凝胶，固定k g m ：x a n = 2 ：8 比例，在此基 础上复配海藻酸钠( a l g ) ，利用其p h 敏感性( 酸性溶液中缔合，中