（食品科学专业论文）魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究.pdf

脚y 脚1 删8 删1 册2 栅5 删删8 脚0 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 儡霞 如需保密，解密时间 沙7 年月“日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 张编海 帆m 年月乡日 学位论文作者签名：编溻钠签名：弓彬豹刁 签名日期： 加1 年钐月形1 日签名日期：力7 年6 月二日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 目录 摘要。i a b s t r a c t i i i 第一章前言1 1 魔芋葡甘聚糖在药用生物材料领域应用研究进展1 1 1 缓释材料2 1 2 外用材料和组织工程支架材料3 2 结冷胶在药用生物材料领域应用研究进展4 2 1 胶囊剂一5 2 2 眼用制剂6 2 3 膜剂6 2 4 鼻用制剂6 3 共混材料在药用生物材料领域应用研究进展一7 3 1 魔芋葡甘聚糖共混材料应用研究进展7 3 2 结冷胶共混材料应用研究进展7 4 本课题研究目的、意义及创新点。8 4 1 研究目的8 4 2 研究意义8 4 1 创新点9 第二章魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构表征1 0 1 前言1 0 2 材料与方法1 0 2 1 实验材料。1 0 2 1 1 材料与试剂。1 0 2 1 2 主要仪器1 1 2 2 实验方法1 1 2 2 1k g m g g 共混膜的制备1 1 2 2 1 1k g m 粘均分子量的测定。1 1 2 2 1 2 增塑剂的确定。1 2 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 2 2 1 3k g m g g 共混膜的制备。1 2 2 2 2k g m g g 共混膜的性能检测。1 2 2 2 2 1 力学性能测定1 2 2 2 2 2 水溶性测定1 3 2 2 2 3 吸湿性测定1 3 2 2 2 4 水蒸汽透过系数测定1 3 2 2 2 5 透油系数测定1 4 2 2 2 6 抑菌性能1 4 2 2 3k g m g g 共混膜的结构表征1 4 2 2 3 1 傅立叶红外光谱( f t - i r ) 分析1 5 2 2 3 2 扫描电镜( s e m ) 分析。1 5 2 2 3 3x 射线衍射( x r d ) 分析1 5 2 2 3 4 差示扫描量热( d s c ) 分析1 5 2 2 3 5 透明度分析1 5 3 结果与分析1 5 3 1k g m 的粘均分子量( m w ) 1 5 3 2 增塑剂的确定。1 6 3 3 性能检测。1 7 3 3 1 力学性能1 7 3 3 2 水溶性1 8 3 3 3 吸湿性。1 8 3 3 4 水蒸气透过系数1 9 3 3 5 透油系数。1 9 3 3 6 共混膜对n i s i n 的释放性1 9 3 4 结构表征2 0 3 4 1f r - i r 分析2 0 3 4 2s e m 分析2 1 3 4 3x r d 分析2 2 3 4 4d s c 分析2 3 3 4 5 透明度2 5 魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 4 讨论2 5 第三章魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的流变性研究2 7 1 前言2 7 2 材料与方法2 7 2 1 实验材料2 7 2 1 1 材料与试剂2 7 2 1 2 主要仪器2 8 2 2 实验方法2 8 2 2 1k g m g g 共混溶胶、凝胶的制备2 8 2 2 2k g m g g 共混溶胶的流变学特性研究2 9 2 2 2 1k g m g g 共混溶胶流体力学方程的建立。2 9 2 2 2 2 剪切速率对k g m g g 共混溶胶流体特性的影响2 9 2 2 2 3 温度对k g m g g 共混溶胶流体特性的影响2 9 2 2 3k g m g g 共混溶胶的黏弹特性研究2 9 2 2 4k g m g g 共混凝胶的质构特性研究3 0 2 2 4 1t p a 测试3 0 2 2 4 2 金属离子对共混凝胶质构性能的影响。3 0 2 2 4 3 金属离子对共混凝胶吸光度的影响。3 0。 3 结果与分析3 0 3 1 共混溶胶的流变学特性研究3 0 3 1 1 共混溶胶流体力学方程的建立3 0 3 1 2 剪切速率对共混溶胶流体性能的影响3 3 3 1 3 温度对共混溶胶流体性能的影响3 4 3 2 共混溶胶的黏弹性能分析3 5 3 3 共混凝胶的质构性质研究3 8 3 3 1 金属盐离子对共混凝胶质构性能的影响3 8 3 3 2 金属离子对共混凝胶吸光度的影响4 3 4 讨论4 4 第四章魔芋葡甘聚糖结冷胶亲水凝胶的释放性研究4 6 1 前言4 6 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 2 材料与方法4 7 2 1 实验材料4 7 2 1 1 材料与试剂。4 7 2 1 2 主要仪器4 7 2 2 实验方法4 7 2 2 1 左旋肉碱k g m g g 复合凝胶球的制备一4 7 2 2 2 复合凝胶球成型条件研究4 8 2 2 3 共混比例对复合凝胶球质构性能的影响4 8 2 2 4 复合凝胶球形貌观察4 9 2 2 5 复合凝胶球的释放性能4 9 5 0 5 0 5 2 5 3 5 3 5 4 5 6 5 6 5 6 5 8 6 6 6 7 魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 摘要 结冷胶( g e l l a ng u m ，g g ) 因其特殊的凝胶性质和良好的释放性，在风味及药 物释放中逐渐得到重视，是一类较具前景的亲水凝胶骨架材料，但存在加工难度大、 成本高、释放过慢等缺点。本文利用我国资源丰富的魔芋葡甘聚糖( k o n j a c g l u c o m a n n a n ，k g m ) 对结冷胶进行共混改性，利用现代高分子研究方法和手段， 在制备理想共混材料的基础上，表征共混膜结构，测试溶胶及凝胶的加工流变性， 同时初步评价了复合凝胶球的药物释放性，为天然食品复合胶体药物材料的研究与 应用提供了实验数据与理论依据。 主要研究内容及结果如下： 1 制备了有理想性能的药物释放材料，采用f t - i r 、s e m 、x r d 、d s c 和高分 子膜材料的物性研究方法，对共混膜的结构和性能进行了研究。共混膜的物性测试 表明，其拉伸强度随k g m 含量增加而变大，在k g m 质量分数达到7 0 ( k g 7 ) 时达最大值；断裂伸长率无显著变化。说明只有当在某一特定质量比时，分子间才 能获得较强的相互作用。f t - i r 分析表明，无论k g m ：g g 的比例如何，除o h 吸 收峰外，其他几乎无变化，说明主要为物理相互作用。k g 7 的s e m 表面相对最致 密、孔隙最小，截面最均匀，而其它共混膜则比较粗糙，或有分层现象，同样说明 该比例有较好的相容性。随着k g m 含量的增加，共混膜在x r d 中均未出现新的衍 射峰，表现为各自衍射峰的融合。随两者的共混，结冷胶对应放热峰出现温度不断 升高，和魔芋葡甘聚糖对应的热裂解峰不断降低，同样说明两者具有相容性，但属 于一定化学剂量下的相容。 2 纯溶胶及其共混物均呈现出非牛顿流体特征，流动曲线符合幂定律t - - k d “， 温度对共混溶胶的黏度影响很大，相容性相对最佳的k g 7 表现了相对最大的假塑 性。随着结冷胶含量的增加，g ( 储能模量) 增大，即结冷胶对凝胶的弹性的作用 越大，体系表现从流体特征到固体特征的变化趋势。k g m ：g g 为5 ：5 以上者均表 现为流体特征，而以下者才能表现出固体特征。金属阳离子对共混凝胶的质构性能 影响显著。在一定浓度范围内，阳离子的增加能促进凝胶硬度及粘聚性的提高，但 进一步提高阳离子浓度，则会损坏凝胶的均一性。 3 采用滴制法制备了左旋肉碱k g m g g 复合亲水凝胶球，探讨了最佳成型条 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 件：c a c l 2 的浓度为0 1 m o l l ；下滴速率为6 0 滴m i n ；下滴高度为5 c m 。分析了复 合凝胶球的质构性能，结果表明合凝胶球的硬度和粘聚性均和结冷胶含量呈正相关。 观察了湿态和干态凝胶球的形貌。结果表明，湿态凝胶球表面光滑，而干态凝胶球 表面有褶皱，并具有空洞结构。初步测定了复合亲水凝胶球的体外释放度，并考察 其体外释放性，结果表明释放曲线符合w e i b u l l 方程，提示复合凝胶球的释放行为可 能为亲水凝胶骨架溶蚀作用，但尚待进一步研究。 关键词：魔芋葡甘聚糖，结冷胶，共混材料，结构，流变性，释放性 魔芋葡什聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 a b s t r a c t g e l l a ng u m ( g g ) h a sw i d e l ya p p l i c a t i o n si nt h eh y d r o p h i l eg e lm a t e r i a l sf o ri t s s p e c i a lp r o p e r t i e so fg e l a t i na n dg o o dc o n t r o lr e l e a s e b u ti ta l s oh a ss o m ed i s a d v a n t a g e s s u c ha sd i f f i c u l tt op r o c e s s ，h i g hc o s t s ，l o wr e l e a s er a t e s ，a n ds oo n k o n j a cg l u c o m a n n a n ( k g m ) w a sar i c hr e s o u r c ei nc h i n a t h i sa r t i c l ew a sa i m e dt op r o d u c et h ek g m g g b l e n dm a t e r i a l s ，s t u d yo nt h es t r u c t u r eo fb l e n d f i l m s ，p r o c e s s i n gr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e so f s o la n dg e l s ，a n dp r e l i m i n a r ye v a l u a t et h ed r u gr e l e a s ep r o p e r t i e so fm i xg e ls p h e r e s ，b y u s i n gm o d e r nm a c r o m o l er e s e a r c hm e t h o d s i tp r o v i d e dt h ee x p e r i m e n t a ld a t a sa n dt h e o r y f o r t h en a t u r a lf o o d sc o l l o i d a ld r u gc o m p o s i t em a t e r i a l sr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n m a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dr e s u l t s ： 1t h ec h a r a c t e r i s t i ca n ds t r u c t u r eo fb l e n df i l m sw e r es t u d i e db yf o u r i e rt r a n s f o r m i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y , s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y , w i d e a n g l ex - r a yd i f f r a c t i o n ，a n d d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y t h ep h y s i c a lp r o p e r t yt e s t i n gs h o w e dt h a tt h et e n s i l e s t r e n g t hi n c r e a s e dw i t ht h ec o n t e n to fk g m ，a n dr e a c h e dt h em a x i m u mp e a kv a l u ew h e n k g m w a s7 0 ( k g 7 ) t h eb r e a k i n ge l o n g a t i o nd i d n th a v ec o n s p i c u o u sc h a n g e t h e f t - i rs p e c t r as h o w e dt h a tn om a t t e rw h a tt h er a t eo fk g mt og ga b s o r bp e a k sd i d n t h a v ed i s t i n c tc h a n g ee x c e p to hs t r e t c hv i b r a t i o n i tn o t e dt h a tt h ei n t e r m o l e c u l a r b e t w e e nk g ma n dg gw a sm a i n l yp h y s i c a li n t e r a c t i o n t h e s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o g r a p h ss h o w e dt h a tt h es m o o t ha n dh o m o g e n e o u sc r o s s - s e c t i o nm o r p h o l o g yo fk g 7 w i t ht h ei n c r e a s eo fk g m ，t h ec r y s t a l l i n i t i e so ft h eb l e n df i l m sd i d n ta p p e a r , s oi tm e a n t t h a td i f f r a c t i o np e a k sw e r es y n c r e t i z e ds e p a r a t e l y w i t ht h et w ob l e n d i n g ，t h ee x o t h e r m i c p e a kt e m p e r a t u r e so fg gw e r er i s i n gc o n s t a n t l y , a n dt h ep y r o l y s i sp e a ko fk g m c o n t i n u o u s l yd r o p p e d ，s i m i l a r l ys h o w st h a tt h et w oh a v eaw e a kc o m p a t i b i l i t y 2p u r ea n db l e n ds o l sb o t hs h o w e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fn o n n e w t o n i a nf l u i d ，a n d r h e o l o g i c a lc u r v e sa c c o r d e dw i t ht h ep o w e rl a wt = k d n t h et e m p e r a t u r ei n f l u e n c ei s g r e a to nt h ev i s c o s i t yo fb l e n ds o l s t h eb e s tc o m p a t i b i l i t y ( k g 7 ) s h o w e dt h el a r g e s t p s e u d o p l a s t i c w i t ht h ei n c r e a s i n go fg 1 3 ig ( s t o r a g em o d u l u s ) i n c r e a s e d ，w h i c hm e a n t t h a tg gp l a y e dag r e a tr o l ei nt h ef l e x i b i l i t yo ft h eg e l s t h er a t e so fk g m g gw h i c h i i i 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 w e r em o t et h a n5 ：5s h o w e dt h ef l u i dc h a r a c t e r i s t i c s ，a n dt h el c s so n e sd e m o n s t r a t e ds o l i d f e a t u r e s t h eg e l st e x t u r ep r o f i l e sw a r es i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db yt h em e t a lc a t i o n s i na c e r t a i nc o n c e n t r a t i o nr a n g e ，t h ei n c r e a s eo fc a t i o nc a np r o m o t et h eg e l sh a r d n e s sa n d c o h e s i v e n e s s b u tw h e nf u r t h e re n h a n c et h ec a t i o n sc o n c e n t r a t i o n ，t h eg e lw i l lb e d a m a g e dh o m o g e n e i t y 3l - c a m i t i n ek g m g gc o m p o s i t e h y d r o g e ls p h e r e sw e r ep r e p a r e db yu s i n g d r i p p i n gm e t h o d t h eb e s tm o l d i n gc o n d i t i o n s ：t h ec o n c e n t r a t i o no fc a c l 2 w a s0 1m o l l ； d r o p sr a t ew a s6 0d r o p s m i n ；t h ed r o ph e i g h tw a s5 c m a n a l y s i st h et e x t u r eo fc o m p o s i t e g e ls p h e r e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eh a r d n e s sa n dc o h e s i v e n e s so ft h es p h e r e sw e r e p o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hg g o b s e r v e dt h ew e ta n dd r yg e ls p h e r e ss h a p e s t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h ew e t g e ls p h e r es u r f a c ew a ss m o o t hw h i l et h ed r yg e ls p h e r es u r f a c ew a s d r a p e p r e l i m i n a r yt e s t i n gt h ec o m p o s i t eh y d r o g e ls p h e r e sr e l e a s ei nv i t r o t h er e s u l t s s h o w e dt h a tr e l e a s ec u r v e sa c c o r d e dw i t hw e i b u l le q u a t i o n t h er e l e a s eb e h a v i o ro f c o m p o s i t eg e ls p h e r e sw a ss e e m e da sah y d r o p h i l i cg e lm a t r i xf u n c t i o n ，h o w e v e r , i t n e e d e df u r t h e rs t u d y i n g g y 魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 第一章前言 生物材料是一切用于人体，并直接或间接接触人体，而不产生任何影响的一类 特殊材料。它包括长期或暂时植入人体作为治疗或功能的替代材料，通过各种途径， 如口服、注射、吸入、植入、介入等进入人体的各种材料与器械，以及与人体皮肤、 组织、体液、细胞直接或间接接触的材料，它包括药品材料与医疗器械，以及组织 工程所用到的材料，都属于生物材料的范畴( 顾汉卿等，1 9 9 3 ) 。 生物材料可分为医用生物材料和药用生物材料两大类。医用生物材料是临床治 疗上与人体直接或间接接触的所有生物材料。药用生物材料( p h a r m a c e u t i c a l b i o m a t e r i a l so rb i o m a t e r i a l sf o rp h a r m a c e u t i c s ) 是现代药物制剂中协助主药( 原料药) 产生特殊功能的一类材料，如缓控释、靶向、黏附等，以及包装药品或与药品直接 接触的一类生物材料。 高分子材料作为药用辅料是药物制剂的一个重要组成部分。目前，在药物制剂 3 中，主要以纤维素、动物蛋白、水溶性高分子用作胶囊材料、微球、脂质体载体材 料、缓释、控释材料、前体药物体材料、固体分散物体材料等( 陈建海，2 0 0 3 ) 。 面对资源日益枯竭的今天，科学家们试图开发新型生物材料应用到各种领域。 结冷胶因其特殊的凝胶性质和良好的释放性，在风味及药物释放中中逐渐得到重视， 是一类较具潜在前景的亲水凝胶骨架材料，但存在加工难度大、成本高、释放过慢 等缺点。聚合物共混改性是改变聚合物性能单一性，制备聚合物材料的有效的改性 途径之一，其工艺简单、无环境污染。本课题拟利用我国资源丰富的魔芋葡甘聚糖 对结冷胶进行共混改性，在探讨其共混膜的相容性的基础上，测试溶胶及凝胶的加 工流变性，评价复合亲水凝胶球的药物释放性，为作为潜在亲水凝胶骨架的应用奠 定基础。 1 魔芋葡甘聚糖在药用生物材料领域应用研究进展 魔芋的主要成分魔芋葡甘聚糖( k o n j a cg l u c o m a n n a n ，简称k g m ) 是一种优良 的天然高分子化合物，它由夕d 葡萄糖( g l c ) 和户- d - 甘露糖( m a n ) 按1 ：1 6 ( m a e d a me ta 1 ，1 9 8 0 ) 或1 ：1 6 9 ( 贾成禹等，1 9 8 8 ) 的摩尔比组成，据m a e d a 等( m a e d a m e ta 1 ，1 9 8 0 ) 报道，k g m 是以户- 1 ，4 吡喃糖苷键连接而成的直链多糖。但也有 华中农业大学2 0 0 7 届硕上学位论文 报道( k i s h i d ane ta 1 ，1 9 7 8 ；k a n a m eke ta 1 ，2 0 0 3 ) 认为，在主链的甘露糖c 3 位上存在着通过p - 1 ，3 键结合的支链结构，每3 2 个糖残基上有3 个支链，并且每 1 9 个糖残基上有1 个乙酰基。它独特的理化性质，如流变性、增稠性、凝胶性和成 膜性等，可用作食品、医药、化工、纺织、烟草、造纸、石油、化妆品等工业中的 粘结剂、赋型剂、保水剂、稳定剂、被膜剂，絮凝剂等( i m e s o n ，1 9 9 7 ) 。 图1 1 魔芋葡甘聚糖的重复单元结构图 f i g 1 1t h er e p e a tu n i ts t r u c t u r eo fk g m 魔芋葡甘聚糖的药理研究有许多，证明它可影响脂质代谢( 张茂玉等，1 9 8 9 ； 周韫珍等，1 9 8 9 ；a n d e r sa r v i l la n dl e m m a r tb o d i n ，1 9 9 5 ；h o uy u n h u ae ta 1 ，1 9 9 0 ； s h u h a c h ik i r i y a m ae ta 1 ，1 9 7 2 ) 和糖代谢( s h u h a c h ik i r i y a m ae ta 1 ，1 9 7 4 ) ，并具 有抗癌( 黄承钰等，1 9 8 9 ：罗德元和李玉琼，1 9 9 2 ：将与刚，1 9 9 5 ) 、减肥( 孙恪遵 等，1 9 9 1 ；gb l a n c a r d ie ta 1 ，1 9 8 9 ；mjg a r c i ae ta 1 ，1 9 8 8 ) 、抗细胞老化( e b i h a r e k e ta 1 ，1 9 8 1 ) 等多种功效，并且对动物及人体微量元素吸收无影响。魔芋葡甘聚 糖在药用生物材料领域的应用研究所见报道主要包括以下几个方面： 1 1 缓释材料 缓释制剂( s u s t a i n e d r e l e a s ep r e p a r a t i o n s ) 是指在规定释放介质中，按要求缓慢 地非恒速释放，缓释制剂一般是按一级速率规律释放药物，其释放量随着时间的变 化“先多后少9 99 属非恒速释放。控释制剂( c o n t r o l l e d r e l e a s ep r e p a r a t i o n s ) 是指药 叠 物在规定释放介质中，按要求缓慢地恒速或接近恒速释放，一般是按零级速率规律 释放药物( 国家药典委员会，2 0 0 5 ) 。魔芋葡甘聚糖具有良好的生物相容性、可生物 降解，易化学改性等优点，作为缓释载体有着良好的应用前景( l i ue ta 1 ，2 0 0 4 ； c h e ne ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 m a e d am a s a a k i r a 等( 1 9 7 9 ) 用k g m 包埋“狄布卡因 ( d i b u c a i n e ) ，制得的盐 2 魔芋葡甘聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 酸狄布卡因( d i b u c a i n eh y d r o c h l o r i d e ) 栓剂，不仅具有与甘油明胶栓相似的弹性， 而且有更佳的缓释效果，其药物的释放符合h i g n c h i 方程。李斌等( 2 0 0 4 ) 对机械 力化学效应结合的魔芋原花青素缓释片工艺条件进行了研究。结果表明，一定条件 下得到的缓释片于人工胃液及生理盐水中释放较慢，而在人工肠液中释放较快，且 在2 4 h 内可以恒速释放完全。刘继英等( 2 0 0 6 ) 制备了一种魔芋葡甘聚糖接枝丙烯 酸水凝胶，并将其作为亲水药物5 氟尿嘧啶( 5 f u ) 透皮释放制剂基材。考察了 不同魔芋葡甘聚糖与丙烯酸摩尔比的凝胶在p h 7 4 的溶胀率，结果表明凝胶的溶胀 率随丙烯酸含量的增加而增大，并用改进的f r a n z 扩散池研究了5 f u 对离体小鼠皮 肤的渗透作用。 1 2 外用材料和组织工程支架材料 组织工程( t i s s u ee n g i n e e r i n g ) 是近年来正在兴起的一门新兴学科。支架材料 在组织工程研究中起中心作用( a n t o n i o sge ta 1 ，2 0 0 0 ) ，它不仅为特定的细胞提供 z 结构支撑作用，而且还起到模板作用，引导组织再生和控制组织结构。由于生物材 料与人体组织直接接触，所以对材料表面有较高要求。作为生物材料，一般必须具 _ 有的性能有：生物可降解性、良好的生物相容性和细胞亲和性、一定的力学性能、 可加工性、可消毒性及抗凝血性。 由魔芋加工而成的生物膜是一种对烧伤创面疗效好、见效快、无毒副作用且经 r 济实用的新型的理想敷料( 彭世军等，1 9 9 9 ) 。将魔芋葡甘聚糖凝胶干燥，对其消毒 后可作为医用材料。这种干的凝胶吸收体液后会转变为水溶胶，能促进伤口愈合， 并具有止血和药物缓释功能( 李波和谢笔钧，1 9 9 9 ) 。利用k g m 与其它高分子材料 通过共混可以得到性能良好的复合膜材料，具有很好的强度和透明性及光学特性与 生物降解性。由于k g m 良好的生物相容性，h o g i 等( 1 9 9 4 ) 将k g m 与硼酸盐反 应形成的凝胶加工制成人工水晶体，用于制作隐形眼镜和医疗光学制品；k a m e d a ( 1 9 9 4 ) 等利用k g m 的保水性，在普通护眼液中，加入0 0 5 。1 的k g m 制成特 殊的护眼液，用于防止隐形镜片的干燥。c a s e 和h a m a n n ( c a s ea n dh a m a n n ，1 9 9 4 ) 用魔芋葡甘聚糖、三价硼酸盐和水制备了人造生物相容性胶状玻璃，同样用于接触 眼镜和医用光学设施。王碧等( 2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 分别研究了k g m 分别同时与壳聚糖 和胶原蛋白、软骨素和胶原蛋白共混复合制备了一系列新型生物共混膜，并表征了 3 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 这些共混膜的结构形貌，研究了其生物学性能，指出了以魔芋葡甘聚糖为主要成分 的这些复合膜做止血海绵，可生物降解敷料和组织工程支架材料的可能性。 2 结冷胶在药用生物材料领域应用研究进展 结冷胶( g e l l a ng u m ) 在1 9 9 2 年获得f d a 权威性认证，成为继黄原胶之后又 一种在食品中应用的微生物胞外多糖。结冷胶是由一种水百合上分离所得的好氧革 兰氏阴性菌少动鞘脂单胞菌( s p h i n g o m o n a s p a u c i m o b i l i sa t c c 3 1 4 6 1 ) ，过去曾称伊 乐藻假单胞菌( p s e u d o m o n a se l o d e aa t c c 3 1 4 6 1 ) ，经过发酵、调p h 、澄清、沉淀、 压榨、干燥。碾磨制成。结冷胶为相对分子量高达1 0 0 万左右的阴离子型线型多糖， 具有平行双螺旋结构，结冷胶的单糖分子组成是葡萄糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸，分 子摩尔组成大约为2 ：1 ：1 。主链是一个线型重复单位，组成结冷胶胶体链的4 个 基本单元分别是：夕1 ，3 d 葡萄糖；户1 ，4 d 葡萄糖醛酸；p 1 ，4 d 葡萄糖；a 1 ， 4 l 鼠李糖( b a i r de ta 1 ，1 9 9 2 ) 。直接获得的结冷胶( 天然结冷胶) 在分子结构上 带有乙酰基和甘油基团，将其用碱处理( p i l l 0 条件下) 并加热，就可以得到用途更 广的脱乙酰基结冷胶。一般说来，天然结冷胶形成柔软的弹性胶，而脱乙酰结冷胶 则形成结实的脆性胶( 胡国华，2 0 0 3 ) 。 结冷胶是一种线性聚合物，当有电解质存在时可形成凝胶。它可形成热可逆凝 胶，类似于琼脂和明胶，也能形成盐诱导的凝胶，类似海藻胶和卡拉胶，这些性质 使结冷胶的应用具有多样性。 ：留# 7 c o orhc o orc 托o h k n 。、_ 卜； o ，o ：1 4 。翎 翻 “= c 错e m 翎j 。 图1 2 结冷胶重复单元结构图 b a ：天然结冷胶b ：脱乙酰结冷胶 f i g 1 - 2t h er e p e a tu n i ts t r u c t u r eo fg e l l a ng u m a ：n a t i v eo rh i g ha c y lg e l l a ng u mb ：l o wa c y ig e l l a ng u m 4 、，、删每、撕冀，、，铆 铷。 洲、 ”，纠 尹触。 鼍：，磊 钆， 。； 。，蛳。 魔芋葡什聚糖结冷胶共混材料的结构、流变性及释放性研究 结冷胶作为一种新型微生物胞外多糖，用途非常广泛。其在食品领域主要用做 增稠剂、凝结剂、悬浮剂、和成膜剂等，形成的凝胶透明和具有优良的质地和口感。 结冷胶具有良好的风味释放性( l o u i s aee ta 1 ，1 9 9 7 ；s b a y a r de ta 1 ，2 0 0 1 ；s t e f a n e ta 1 ，2 0 0 1 ) 和在较宽p h ( 3 8 8 0 ) 范围内稳定的特性( j u n i c h ie ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 结冷胶与其他食品胶有良好的配伍性，以增进其稳定性或改变其组织结构( r m a o a e ta 1 ，2 0 0 0 ：k w a n ge ta 1 ，2 0 0 3 ；k u o w e ie ta 1 ，2 0 0 3 ；h s i e n - y ie ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 由于这些特性，使结冷胶可用于嗜热微生物菌种培养基中代替琼脂( p a t r i c i a l ，1 9 8 6 ) 。 结冷胶除在食品上广泛应用外，还可应用于其他领域。如在农业上可做叶肥，缓释 肥料等：在化工上可做涂膜、胶粘剂、牙膏、造纸工业等；在药用生物材料领域的 应用研究国内报道较少，按剂型分类主要包括以下几个方面： 2 1 胶囊剂 胶囊剂系指药物或加有辅料充填于空心胶囊或密封于软质囊材中的固体制剂， 分为硬胶囊、软胶囊、缓释胶囊、控释胶囊和肠溶胶囊。结冷胶缓释控释胶囊通常 采用离子交联法( 滴制法) 或乳化交联法制备。e s a n t u c c i 等( 1 9 9 6 ) 比较了结冷 胶和海藻酸钠胶囊的释放效果，结果表明结冷胶适合制作控释胶囊材料。 f k e d z i e r e w i c z 等( 1 9 9 8 ) 以结冷胶为载体采用滴制法制备了载药量为9 2 的心得 安( p r o p r a n o l 0 1 ) 胶囊。他们比较了不同成型条件和干态胶囊的药物释放速率，提 出了以结冷胶为载体的新型生物包埋壁材的假设，认为结冷胶有可能作为易碎药品 的胶囊壁材。s h o z o 等( 1 9 9 9 ) 研究了茶碱( t h e o p h y l l i n e ) 胶囊在小鼠和兔子胃中 的释放行为。他们认为，载药胶囊在胃中至少持续释放6 h ，与一般液体剂量相比， 茶碱在小鼠和小兔中的生物活性分别提高了4 5 倍和3 倍。m c a r a f a a 等( 2 0 0 4 ) 制备了氨苄青霉素( a m p i c i l l i n ) 胶囊，其抑菌性能较未包埋前要好。s u n i l 等( 2 0 0 6 ) 采用钙离子交联法制备了头孢氨苄( c e p h a l e x i n ) 胶囊，采用f t - i r 、d s c 等仪器分 析了胶囊的化学结构，光散射法测定了胶囊的直径大小，并测得载药量为6 9 2 4 。 体外释放实验表明，头孢氨苄在0 1 m o l l 的盐酸和p h 7 4 的磷酸缓冲液中的释放时 间均可达到6 小时。 5 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 2 2 眼用韦i j 齐i j 眼用制剂系指直接用于眼部发挥治疗作用的制剂。据统计，临床眼用制剂中溶 液剂占6 0 以上，其使用方便顺应性好和价格低廉易被广大患者接受。但药动学研 究发现，其存在滞留时间短、生物利用度低等问题。由于眼睛具有流泪和眨眼反射 等保护机制，滴入眼内的药液部分可被迅速从角膜前区域消除。只有 5 的药物透 过角膜到达眼内发挥作用，故需要多次重复给药。药物易从鼻泪管进入鼻腔或消化 道最终被全身吸收，增加了诱发副作用和毒性的风险。因此，缓释眼用制剂已成为 目前眼用制剂得主要研究方向，新近开发的眼用缓释制剂兼有缓、控释的眼部药物 传递系统，通过采用特定的技术手段，使药物在眼部缓慢或有控制地释放，可减少 眼部给药的剂量和次数，明显提高药物的生物利用度并降低其毒性。结冷胶之所以 能作为缓释眼用制剂，是由于结冷胶能够与人泪液中含有的n a + 、k + 、c e + 等阳离 络合而发生构象改变，而在眼中形成离子敏感型凝胶。a n n o u kr o z i e r 等( 1 9 9 7 ) 认 为结冷胶作为制剂的赋型剂，能