壳聚糖衍生物的合成及其药物控制释放应用研究

摘要

近年来，可再生、无污染的天然高分子越来越备受关注和青睐，而壳聚糖以其良好的生物相容性和生物降解性也正引起人们越来越多的重视。但是壳聚糖不溶于水，仅溶于少量稀酸(如HAc、HCl)，使其在生物医学领域的应用受到很大程度的限制。经过化学衍生化改性的壳聚糖的溶解性能、物理化学性能以及生物物理性能，与壳聚糖相比有较大的差异甚至相反的性质。大量的实验结果表明壳聚糖衍生物不仅具有良好的生物相容性、生物降解性以及低毒性，而且还具有两亲性、血液相容性及良好的细胞相容性。这些具有生物活性的两亲性壳聚糖衍生物的自聚集行为使其在药物控制释放载体领域有着广泛的应用，如O-羧甲基壳聚糖对抗癌药物喜树碱的负载，N-琥珀酰化壳聚糖在水溶液中聚集形成结构较为规整的球形粒子，可作为蛋白药物的载体。为了进一步提高药物载体的可控性，本文利用分子设计原理，设计并合成N-马来酰化壳聚糖(NMCS)，以及N-羧乙基壳聚糖(NCECS)。分别利用乳液界面自由基聚合以及乳液界面缩合聚合法制备载药纳米微胶囊。 本文首先合成了两种壳聚糖衍生物NMCS和NCECS，通过红外光谱(FT-IR)、核磁(H-NMR)、X-衍射(XRD)、热失重分析(TGA)等表征手段对合成的两种壳聚糖衍生物NMCS和NCECS进行结构性质表征；研究了它们的生物物理性质。 通过粘度测定、荧光光谱、微量滴定仪(ITC)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等技术研究了NMCS和NCECS的聚集行为并阐述其聚集机理。结果表明，NMCS在浓度为0.5 mg/ml时聚集形成直径为2.5μm长度为100μm的纤维结构，聚集的驱动力是氢键和疏水作用，而NCECS聚集形成尺寸为40-100nm左右的纳米粒子，聚集的驱动力是亲水/疏水和氢键作用。 通过粘度测定、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)等研究了pH值和盐(NaCl和CaCl2及浓度)对NMCS聚集行为的影响。结果表明粘度随着pH的增加先增加后减小，随着盐浓度的增加粘度减小，并且CaCl2比NaCl效果更为明显。 细胞培养和细胞活性的研究表明NMCS和NCECS均具有良好的细胞相容性，两种壳聚糖衍生物对细胞没有明显的细胞毒性，使得细胞能很好的铺展、增殖生长。研究了NMCS与HEMA的接枝共聚物的pH敏感性和血液相容性，结果表明接枝共聚物具有良好的pH敏感性，并且随着HEMA比例的增加血液相容性明显提高。 利用TEM、场发射扫描电镜(FESEM)、DLS等研究微胶囊的结构形貌和粒径尺寸分布。结果表明载药微胶囊的粒径与空载微胶囊相比有所增加。研究了NMCS水包油乳液聚合形成的微胶囊P-NMCS(交联密度和壁厚)对抗高血压药物非洛地平的缓释，结果表明通过调节交联密度和壁厚可以达到对药物的可控性释放。研究了NCECS与均苯三甲酰氯(TMC)油包水乳液定向聚合形成的微胶囊TMCECS对模拟蛋白(BSA)的释放行为，结果表明微胶囊对BSA可以达到缓释效果。 具有两亲性的生物相容性的壳聚糖衍生物是具有应用潜力的药物控制释放载体材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1壳聚糖的研究发展

1.2壳聚糖的化学改性

1.2.1羧基化反应

1.2.2酰基化反应

1.2.3羟基化反应

1.2.4烷基化反应

1.2.5酯化反应

1.2.6磺化反应

1.2.7席夫碱反应

1.2.8交联反应

1.2.9接枝共聚反应

1.3壳聚糖在药物控释材料上的应用

1.4微胶囊的制备方法

1.4.1固体模板技术

1.4.2液滴模板技术

1.4.3气体模板法

1.4.4聚电解质凝聚法

1.5本文的研究目的和意义

1.6参考文献

第二章NCECS的合成、表征及其衍生物作为药物载体的缓释研究

第一节NCECS的合成与聚集行为

2.1.1前言

2.1.2实验部分

2.1.3结果与讨论

2.1.4小结

2.1.5参考文献

第二节NCECS衍生物微胶囊的合成及其在药物释放中的应用

2.2.1前言

2.2.2实验部分

2.2.3结果与讨论

2.2.4小结

2.2.5参考文献

第三章马来酰化壳聚糖NMCS的合成及其聚集行为

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1原料及试剂

3.2.2仪器设备

3.2.3 NMCS的合成

3.2.4表征

3.3结果与讨论

3.3.1 NMCS的合成与表征

3.3.2 NMCS的聚集行为

3.3.3 pH值和盐对NMCS的影响

3.4结论

3.5参考文献

第四章NMCS衍生物的生物物理性质研究

4.1前言

4.2.实验部分

4.2.1原料及试剂

4.2.2仪器设备

4.2.3 PNMCS膜的制备

4.2.4 NMCS-g-PHEMA膜的制备

4.2.5溶血实验

4.2.6血小板粘附实验

4.3结果与讨论

4.3.1 PNMCS的生物物理性质

4.3.2 NMCS-g-PHEMA的生物物理性质

4.4结论

4.5参考文献

第五章包有非洛地平的P-NMCS纳米微胶囊的制备、表征及其药物控制释放研究

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1原料及试剂

5.2.2设备仪器

5.2.3 NMCS的合成

5.2.4纳米胶囊的制备

5.2.5标准曲线的测定

5.2.6体外释放

5.2.7表征

5.3结果与讨论

5.3.1 P-NMCS的结构

5.3.2纳米胶囊的制备

5.3.3 FESEM图

5.3.4 TEM图

5.3.5 DLS

5.3.6非洛地平的标准曲线

5.3.7体外释放

5.3.8体外释放动力学

5.4结论

5.5参考文献

第六章结论

攻读学位期间发表或即将发表的论文

致谢