中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究_葛勇琪.pdf

，化学与生物工程 基金项目：河北省教育厅项目（），唐山市基础创新团队项目（），河北省大学生创新创业训练计划项 目（）收稿日期：作者简介：葛勇琪（），女，山东荷泽人，研究方向：新型医用（药用）载体，：；通讯作者：尚宏周（），男，博士，教授，研究方向：功能高分子材料的制备及应用，：。：葛勇琪，孙晓然，尚宏周，等中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究化学与生物工程，（）：，（）：中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究葛勇琪，孙晓然，尚宏周，杨梦然，翁志超，李佳睿，孙影（华北理工大学化学工程学院，河北 唐山 ；华北理工大学材料科学与工程学院，河北 唐山 ；华北理工大学药学院，河北 唐山 ，华北理工大学基础医学院，河北 唐山 ）摘要：以介孔二氧化硅纳米颗粒（）为内核，在其表面修饰巯基、带有二硫键的羧基链和壳聚糖（），制备了具有 和氧化还原双重响应的介孔二氧化硅纳米药物载体 ，采用、和吸附脱附分析对其进行了表征，并对其载药性能及负载槲皮素（）的载药体系 的释药性能进行了评价。结果表明，呈均匀球形，粒径约为 ，平均孔径为 ；最佳载药时间为 、载药温度为；当 值为、谷胱甘肽（）含量为 时，累积释药率最高，为。具有良好的 和氧化还原响应性，能够实现药物的控制释放。关键词：响应；氧化还原响应；介孔二氧化硅；药物释放中图分类号：，（.，；.，；.，；.，）：（），（），（），：；葛勇琪，等：中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究 年第期 近年来，癌症表现出的普遍性、高危性越来越明显。但医学界针对癌症的治疗手段仍存在弊端及缺陷，其中癌症药物载体的体内选择性差，在治疗癌细胞的同时会对正常细胞造成一定的损伤。刺激响应型纳米载体具有体内相容性优异、选择性好等优点，常用于肿瘤成像诊断和药物递送系统。近年来，温度、生物分子、氧化还原、磁场和紫外光等已被用于通过内部或外部激活诱导或控制药物释放，其中 和温度响应是药物递送和释放最常用的刺激因素。作者以介孔二氧化硅纳米颗粒（）为内核，在其表面引入巯基丙基三甲氧基硅烷（）使其巯基功能化，再利用，二吡啶基二硫醚和四氢呋喃（）在其表面引入羧基，最后引入功能单体壳聚糖（），制备介孔二氧化硅纳米药物载体 ，采用、和 吸附脱附分析对其进行表征，并对其载药性能及负载槲皮素（）的载药体系 的释药性能进行评价。实验 试剂与仪器巯基丙基三甲氧基硅烷、槲皮素、，二吡啶基二硫醚、正硅酸乙酯（）、二氯甲烷、碳酸氢钠，上海麦克林生化科技有限公司；浓盐酸、氢氧化钠、无水乙醇，天津永大化学试剂有限公司；甲醇，天津恒兴化学 试 剂 制 造 有 限 公 司；十 六 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵（），广州洁露华生物科技有限公司；乙酸乙酯，天津凯信化学工业有限公司；以上试剂均为分析纯。型场发射扫描电子显微镜，日本日立公司；型透射电子显微镜，日本电子株式会社；型 红 外 光 谱 仪，美 国 尼 高 力 公 司；型紫外可见分光光度计，北京时代创客科技有限公司；型 射线衍射仪，德国布鲁克公司；型比表面积分析仪，美国康塔仪器公司；型 射线光电子能谱仪，美国赛默飞世尔科技公司；型 电位及粒度分析仪，美国布鲁克海文仪器公司。载体 的制备 的制备将 溶解于 蒸馏水中，加入 溶液，下磁性搅拌 ；然后逐滴加入 ，反应；反应液离心分离后，沉淀用中性的无水乙醇和蒸馏水洗涤，干燥，得到 。将 、盐酸、甲醇加入到三口烧瓶中，回流反应，离心，沉淀用蒸馏水和无水乙醇洗涤，烘干，得到 。的制备将 干燥的 加入到圆底烧瓶中，加入 无水乙醇、，超声扩散均匀后，在气氛中 回流反应；离心 ，沉淀用蒸馏水和无水乙醇洗涤次，干燥，得到 。的制备将 ，二 吡 啶 基 二 硫 醚 溶 解 于 中，加入 溶液和 硫代丙酸（），反应后蒸馏除去；将产物用二氯甲烷（）洗涤，用 值 的盐酸沉淀；乙酸乙酯萃取，沉淀，干燥，得到 。将 超声分散于 无水乙醇中，加入 ，室温下搅拌，离心分离，用 无 水 乙 醇 洗 涤次，干 燥，得 到 。的制备将 溶解于醋酸溶液中，加入 ，搅拌；离心 ，沉淀连续洗涤次，干燥，得到 。载药体系 的制备将 分散于槲皮素的乙醇溶液中，振荡吸附，沉淀干燥，得到载药体系 。的载药性能 槲皮素标准曲线的绘制称取 槲皮素，用无水乙醇溶解并定容至 ；移取 上述溶液并定容至 ，得到 槲皮素储备液，在 下避光保存；分别移取 、槲皮素储备液，用无水乙醇定容至 ，得到浓度（）分别为 、的槲皮素标准溶液，以无水乙醇为对照，测定 处吸光度。以浓度（，）为横坐标、吸光度（）为纵坐标绘制标准曲线，拟合得到线性回归方程：.（）。载药率和包封率的测定以无水乙醇为溶剂，配制 的槲皮素溶液。将 注入样品瓶中，加入 的槲皮素溶液，分别在、葛勇琪，等：中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究 年第期 、恒温水浴 中 振 荡 吸 附 ；离心 ，采用紫外光谱法测定上清液中未吸附的槲皮素浓度，分别按式（）、式（）、式（）分别计算平衡 吸 附 量（，）、载 药 率（）和 包 封率（）：（）（）载药率 （）包封率 （）式中：为槲皮素的初始浓度，；为槲皮素的剩余浓度，；为溶液体积，；为 的质量，；为槲皮素的加入质量，；为溶液中槲皮素的剩余质量，；为负载槲皮素后 的质量，。的释药性能配制 的 缓冲溶液，将 和 缓冲溶液按体积比混合均匀，作为药物释放实验的稀释液。将 干燥的 加入到 锥形瓶中，加入 稀释液，水浴恒温振荡进行药物释放；每隔一段时间吸取 缓冲溶液，并补充 相应 值的新鲜 缓冲溶液。通过构建模型进行拟合研究载药体系的体外释药行为。按式（）计算药物的累积释药率（）：（）式中：为 缓 冲 溶 液 取 出 体 积，；为 缓冲溶液总体积，；为第次取出溶液中槲皮素浓度，；为载药体系中所含槲皮素总质量，；为取出液体的次数。表征采用扫描电镜（）和透射电镜（）观察、的微观形貌；采用 压片法，在波长 范 围 内，对、进行红外光谱（）表征；采用 射线衍射仪（）在 范围内对、进行晶型结构表征；采用比表面积分析仪测定 的比表面积、孔径和孔体积。结果与讨论 、分析（图）由图可知，修饰前后材料形貌较为相似，颗粒大小均匀。和 的粒径约为 图 （、）和 （、）的 照片及 照片 （，）（，）。具有长程有序规则介孔孔道，且孔道排列规整；的部分孔道模糊，但仍保留孔道，说明 经过基团修饰后具有较好的载药能力。分析（图）图 、和 的 图谱 ，由图可知，在 处的特征吸收峰归属于羧基伸缩振动峰；在 处的特征吸收峰归属于酰胺键伸缩振动峰，说明壳聚糖的氨基发生了酰胺化反应，证明 制备成功。分析（图）由图可知，在约为 处存在一个明显较宽的衍射峰，且附近没有出现其它衍射峰，表明 为无定型结构。与 的衍射峰相似，说明 经过基团修饰后，其结构并未被破坏。吸附脱附分析（图）由图可知，的 吸附脱附曲线为型，吸附量的增加速度较慢，而在相对压力（）较小时，吸附量快速增加，且 吸收的分子在其孔道中出现了微孔结构。在相对压力超过 时，葛勇琪，等：中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究 年第期 图 和 的 图谱 分子以单层向双层的形式吸附在介孔材料的外层；随着相对压力的继续增加，分子在介质中的作用逐渐趋于平稳，并在接近 的相对压力下形成滞回环。的 比表面积、平均孔径和孔体积分别为 、和 。载药时间对 载药性能的影响（图）由图 可知，当载药时间为 时，的载药速度最快，平衡吸附量最高，为 。因此，的最佳载药时间为 。图 的吸附脱附曲线（）及孔径分布曲线（）（）（）图载药时间对 载药性能的影响 载药温度对 载药性能的影响（图）图载药温度对 载药性能的影响 由图可知，随着载药温度的升高，的平衡吸附量先迅速升高再缓慢下降而后迅速下降，当载药温度为 时，的平衡吸附量最高。因此，的最佳载药温度为。的体外释药性能 不同 值下 的释药性能称取份 各 分别加入到含有 不同 值（、）的 缓冲溶液中，在 下水浴振荡进行缓释；每隔一段时间吸取 缓冲溶液，并补充 相应 值的新鲜 缓冲溶液，计算累积释药率，结果见图。图 在不同 值下的释药曲线 由图可知，随着时间的延长，累积释药率先逐渐升高后趋于稳定。当 值为 时，累积释药率最葛勇琪，等：中空介孔硅基双重响应型药物缓释载体制备及性能研究 年第期 高约，且初始释药率比 值为 和 时明显升高。而相同时间下，值为 和 时的最高累积释药率不超过。这是因为，在释药初期，纳米颗粒的孔容积大，由于药物浓度差逐渐变小，随着时间的延长，累积释药率先逐渐升高后趋于稳定；同时，由于其表面修饰有具有氧化还原敏感性质的二硫键结构，羧甲基壳聚糖结构中含有氨基及羧基，随着 值从 增至，中的二硫键更易断裂且羧甲基壳聚糖上不断进行氨基质子化，因此 值为 时的累积释药率更高；但由于载体内外的药物浓度差逐渐减小，释药速率逐渐减慢，同时随着二硫键的断裂，过程逐渐趋于平衡。综上，载药体系 具有较好的 响应性。不同谷胱甘肽（）含量下 的释药性能称取份 各 分别加入到含有 值为 的 缓冲溶液中，在 、谷胱甘肽下进行缓释；每隔一段时间吸取 缓冲溶液，并补充 相应 值的新鲜 缓冲溶液，计算累积释药率，结果见图。图 在不同谷胱甘肽含量下的释药曲线 由图可知，在释药初期，累积释药率变化不大，但 后，谷胱甘肽含量为 的实验组具有更高的累积释药率，最高可达。这是由于在释药初期，二硫键并没有完全断裂，且羧甲基壳聚糖所含基团未被反应，导致释药率并不高；但随着时间的延长，二硫键逐渐断裂，药物逐渐被释放。说明谷胱甘肽的引入，能够提高药物的释放速率，同时也说明该载体具有良好的氧化还原性能。结论（）利用、和吸附脱附分析对制备的 、进行了结构表征，证实目标产物制备成功。制备的 具有介孔结构，粒径约为 ，比表面积为 ，平均孔径为 。（）对 的体外释药进行了模拟研究，结果表明，具有一定的氧化还原 作 用，当 值 为、谷 胱 甘 肽 含 量 为 时，累积释药率最高，为。说明 具有较好的 和氧化还原响应释药性能。参考文献：，：，：，（）：，：，：，：，：王皓卿核壳结构刺激响应型药物载体制备及性能研究唐山：华北理工大学，：，：，（）：