PEG-DA/HEMA共聚凝胶微球的制备及对BSA的负载与释放研究

摘要

聚乙二醇(PEG)一种可溶于水和绝大多数有机溶剂的两亲性聚合物,具有生物相容性好、无毒、免疫原性低、体内零积累等特点,是组织工程最常用的物质之一,在生物医学领域有很好的应用前景,如药物控释、骨修复、生长因子载体和生物传感器等。
　　 本文以经美国食品与药物管理局(FDA)认可的聚乙二醇双丙烯酸酯(PEG—DA)和甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)为单体,壳聚糖(CS)溶液作为反应介质,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,过氧化苯甲酰(BPO),不使用有机溶剂通过分散聚合法合成PEG—DA／HEMA共聚凝胶微球。红外光谱仪(FT-IR)表征凝胶微球成分,动态光散射粒度分布仪测定凝胶微球的粒径和粒径分布,扫描电子显微镜(SEM)观察凝胶微球形貌和粒径。探讨了反应温度、反应时间、单体分子量、单体配比、CS浓度、引发剂用量和稳定剂用量等聚合因素对凝胶微球粒径、粒径分布和形貌的影响。确定了最佳工艺参数(推荐配方):CS浓度1％(于第一溶液)、PEG—DA／HEMA60／40(wt／wt)、PEG—DA单体分子量为200(PEG)、单体浓度为20％(于第二溶液)、BPO用量为单体质量的2％、PVP用量为单体质量的2％、反应温度80℃和反应时间24h,制备出的凝胶微球粒径为3.26μm,粒径分布系数(PDI)为1.03。
　　 以牛血清白蛋白(BSA)为蛋白药物模型,讨论了负载时间、BSA初始浓度、离子强度、缓冲溶液pH、环境温度、凝胶微球成分和凝胶微球粒径及其分布对BSA负载量的影响；还对凝胶微球对BSA吸附动力学作了初步研究。最后分析了释放时间、缓冲溶液pH、温度、凝胶微球成分、凝胶微球粒径及其分布等条件对BSA释放率的影响。确定最佳负载条件:微球成分:PEG-DA／HEMA60／40、初始蛋白质浓度:1.2mg／ml、负载时间:10h、环境温度:30℃、环境pH值:4.9、离子强度:0.01mol／L,负载量为124.6mg／g；最佳释放条件:微球成分:PEG-DA／HEMA60／40、释放时间:7h、环境温度:37℃、环境pH值:7.4,释放率为59.1％。
　　 通过PEG—DA／HEMA共聚凝胶微球制备工艺的探讨及对BSA的负载和释放研究,PEG—DA／HEMA共聚凝胶微球在包覆软骨细胞和负载骨形成蛋白(BMP,生长因子)应用方面具有一定能潜力,为PEG基微凝胶材料走向具体的临床应用提供科学的实验依据。