温敏性壳聚糖水凝胶药物载体的制备及性能研究

摘要

目的：
　　温敏性水凝胶是一种响应环境温度变化的智能水凝胶，其特点是存在低温临界溶解温度（lower critical solution temperature LCST)，即在低温下为液态溶胶状态，当温度升高到低温临界溶解温度时逐渐转变为固态或者半固态的凝胶状。在这些温敏性水凝胶中，存在一部分其低温临界溶解温度与人体温接近，从而可以作为药物载体用于生物医学当中。在温敏性水凝胶作为药物载体的应用过程中仍然存在许多缺点，如凝胶时间过长、药物掺入困难、蛋白类药物易失活、释放时间短、降解性能差等。本课题选用壳聚糖（CS)/京尼平（GP)/明胶（G)/e-甘油磷酸钠（P-GP)等天然髙分子材料作为原材料制备了一种新型的温敏性水凝胶，并对其理化性能进行了测定，研宄了其对蛋白类药物模型药物牛血清蛋白(B S A)及小分子药物模型药物5-氟尿嘧啶（5-FU)的体外释放规律。
　　方法：
　　应用物理交联技术制备了六种不同配比的CS/GP/G/P-G P温敏性水凝胶’观察了其在不同温度下凝胶-溶胶相的相互转变过程；通过倒置法测定了其在37℃的凝胶时间；采用傅里叶红外光谱仪（F T-IR)测定了样品的结构特征；应用透射电镜（SEM)观察了样品的微观结构；应用溶菌酶实验测定了样品的降解性能；最后，以温敏性水凝胶为载体，以牛血清蛋白（BSA)及5-氟尿嘧啶(5-FU)作为模型药物，对其体外药物释放规律进行了研究。
　　结果：
　　1.本实验研制的水凝胶在室温下为半透明流动状态，随着壳聚糖浓度增加，其流动性逐渐减弱；随着甘油磷酸钠浓度的增加，其流动性逐渐增强。37℃放置一段时间后水凝胶变为墨绿色固态凝胶，且混合均匀。
　　2.倒置法测定凝胶时间发现，随着壳聚糖和甘油磷酸钠含量的增加，水凝甘油磷酸钠含量为12％时，水凝胶凝胶时间逐渐缩短。在壳聚糖含量为1.6%,胶凝胶时间最长，为126 s;在壳聚糖含量为2.4%，e-甘油磷酸钠含量为16%时，水凝胶凝胶时间最短，为50s。
　　3.应用透射电镜对水凝胶内部结构的研究发现，壳聚糖水凝胶为多孔互通的三维网络结构，随着壳聚糖浓度增加，水凝胶内部结构更加致密，网孔结构减少，网孔之间的贯通性较差；随着甘油磷酸钠含量的增加，网孔直径明显减小，网孔数量增加，网孔之间贯通性增加。
　　4.通过对壳聚糖、壳聚糖/e-甘油磷酸钠/明胶、壳聚糖/0-甘油磷酸钠/明胶/京尼平水凝胶的红外光谱图对比分析可见，水凝胶内部四种物质之间发生了交联作用。
　　5.溶菌酶实验结果显示，壳聚糖水凝胶降解时长为24d;水凝胶本身便具有一定的降解性能，降解速率平缓；在溶菌酶的作用下，水凝胶降解速率加快明显。因水凝胶骨架结构的存在，最终剩余质量基本相同。
　　6.牛血清蛋白的体外释放结果显示，在37℃的P B S溶液中，B S A在水凝胶中的释放分两个阶段：在0-25h内，药物释放速度较快，随着时间的延长，药物释放量逐渐趋于恒定，总释放时间约为170h。壳聚糖、P-甘油磷酸钠含量增加均可减慢牛血清蛋白释放速率，壳聚糖含量的增加对药物释放速率影响更加明显。同时壳聚糖、0-甘油磷酸钠含量的增加会减少药物最终的总释放量。当壳聚糖含量为1.6%,后-甘油磷酸钠含量为12%时，总释放量最高，为89.56±0.98%;当壳聚糖含量为2.4%，甘油磷酸钠含量为16%时，累积释放量最低，为76.02±1.1%。通过将药物累积释放率及释放时间通过Ritger-Peppas方程进行曲线拟合结果显示，其体外释放机制遵行Fickian转运，是药物依照浓度梯度扩散的结果。
　　7.5-氟尿嘧啶体外释放结果显示，在37℃的P B S溶液中，5-氟尿嘧啶的释放分两个阶段，在0-16h之间为快速释放期，随着时间延长，药物的释放速率逐渐趋于恒定，总的释放时间约为72h。壳聚糖含量的增加可减慢5-氟尿嘧啶的释放速率；0-甘油磷酸钠含量增加对药物释放速率影响较小。壳聚糖含量为1.6%，e-甘油磷酸钠含量为12%时，总释放量最髙，为93.31±0.67%;当壳聚糖含量为2.4%，0-甘油磷酸钠含量为16%时，累积释放量最低，为87.54±0.20%。通过将药物累积释放率及释放时间通过Ritger-Peppas方程进行曲线拟合结果显示，其体外释放机制遵循Fickian转运，是药物依照浓度梯度扩散的结果。
　　结论：
　　1.应用物理交联技术制备的六种不同配比的CS/GP/G/0-GP水凝胶性能良好，该水凝胶可在常温或低温状态下呈现为液态溶胶状态，在温度达到体温时呈现为固态溶胶。壳聚糖温敏性水凝胶凝胶时间短，可以满足作为药物载体的应用。
　　2.水凝胶是四种物质相互交联后的产物；水凝胶内部结构均一致密，表面比较光滑。
　　3.水凝胶生物降解性能较好，在酶的作用下会加快水凝胶降解速率。
　　4.当壳聚糖含量为2.0%，甘油磷酸钠含量为16%时，水凝胶流动性较好，累积释放率高，释放速率更加平缓，对蛋白类药物模型药物BSA释放时间较长，是释放蛋白类药物的最佳配比。本实验研宄为活性蛋白类药物的安全掺入和控制释放提供了适宜的载体。
　　5.当壳聚糖含量为2.4%，甘油磷酸钠含量为16%时，水凝胶凝胶时间短，药物释放速率平缓，对小分子药物模型药物5-氟尿嘧啶释放时间较长，是释放小分子药物的最佳配比。本实验研宄为小分子药物的安全掺入和控制释放提供了适宜的载体。

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引言

温敏性水凝胶的合成材料与方法

壳聚糖温敏性水凝胶的研究进展

本实验要解决的问题

参考文献

第一部分壳聚糖温敏性水凝胶的制备及性能研究

一主要试剂

二主要仪器

三实验方法

四实验结果

讨论

小结

参考文献

第二部分温敏性壳聚糖水凝胶控释蛋白类药物的实验研究

一 主要试剂

二主要仪器

三实验方法

四实验结果

讨论

小结

参考文献

第三部分温敏性壳聚糖水凝胶控释小分子药物的实验研究

— 主要试剂

二主要仪器

三实验方法

四实验结果

讨论

小结

参考文献

综述： 水凝胶药物载体的研究进展

攻读学位期间本人公开出版或发表的论著、论文

致谢