微孔交联淀粉球的制备及降解性能研究

摘要

微孔交联淀粉球作为一种理想的药物载体，与其他人工高分子类载体相比具有生物相容性好、可降解、无免疫原性、有一定强度和稳定性、原料来源广泛、与药物不发生反应等特殊优点，因此其制备和功能化改性成为人们关注的热点。现已合成的微球普遍存在机械强度较差、球形结构欠佳等问题，使微球在吸附、载药稳定性等性能方面存在严重的缺陷。因此研究改进或采用新的制备方法获得具有良好稳定性的微球，使其吸附及载药性能得以改善，对于更深入开展其应用性研究，提高其在现代药物制剂技术中的实际应用价值，拓展其应用领域都有着重要的意义。
　　 本论文以可溶性淀粉作为原材料，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和环氧氯丙烷为交联剂，过硫酸钾-亚硫酸氢钠为氧化还原体系，吐温-60和司班60为复乳化剂，在反相悬浮聚合体系中制备微孔交联淀粉球，探讨成球机理。用正交法优化合成配方，考察交联剂的质量分数、油水体积比、淀粉溶液的浓度、搅拌转速、引发剂的浓度等主要工艺因素对微球最终形态的影响；用X-射线能谱仪、元素分析仪、扫描电子显微镜、粒度分布仪、红外光谱仪、X-射线衍射仪、热分析等测试手段对微球进行表征。
　　 在制备微孔交联淀粉球的过程中，发现其有较大的比表面积和空隙结构，随之对其吸附能力作了研究。以自制的微球对金属锌离子和亚甲基蓝进行吸附研究；通过红外光谱、X-射线衍射等方法分析微球吸附锌离子前后其结构与性能的差异；计算亚甲基蓝作为药物模型的载药量及包封率。希望从吸附材料结构和性能变化的角度来研究吸附机理，为微孔交联淀粉球在含重金属离子废水处理、负载催化剂、药物载体等领域获得应用提供实践和理论上的依据。
　　 对自制的载药微孔淀粉球进行了的体外降解实验，对其在降解过程中的形貌和结构特征变化进行了研究，探讨降解机理，为本产品应用于口服定位给药系统、控释剂药物载体提供基础研究资料。
　　 最终得到以下结论：
　　 (1)微孔交联淀粉球最佳制备工艺为交联剂质量分数为1.2％，油水体积比为3:1，淀粉溶液的浓度为20％，搅拌速度为600r·min-1，引发剂的浓度为4.5mmol·L-1，在最佳工艺下制备的产物平均粒径为15.5μm，粒径密集于15-18um的产物占其总数的70.51％，粒度分布范围较窄，符合作为药物载体要求。
　　 (2)微孔交联淀粉球的表面N、S元素含量比其元素组成明显偏高，这些氮元素的来源主要是交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，证实了交联反应首先发生在淀粉的外围结构；可溶性淀粉与两种交联剂发生了交联反应，生成了新的物质--微孔交联淀粉球；产物的结晶度比可溶性淀粉要低，热稳定性与可溶性淀粉相比显著提高。
　　 (3)微孔交联淀粉球对金属锌离子吸附行为能较好符合Freundlich吸附等温方程，属于单分子层吸附，Freundlich吸附等温方程为1nQ=1.0956lnCe-4.0774，微孔交联淀粉球主要通过配位吸附方式吸附锌离子，吸附前后，在结构和性能上有显著差异。锌离子与微孔交联淀粉球的上酰胺基和羟基形成了配位键；吸附锌离子使微孔交联淀粉球的结晶结构被进一步破坏。
　　 (4)以亚甲基蓝为药物模型，自制的微球对亚甲基蓝的载药率约20％,包封率可达90％。
　　 (5)证明了微孔交联淀粉球在人体环境内的生物可降解性能，并且降解可能遵循表面降解，只发生在固液界面，即微球表面的降解；与可溶性淀粉相比，微孔交联淀粉球的降解行为截然不同，可溶性淀粉降解迅速,而微球的降解程度随时间的变化趋于缓和，微球在模拟肠液环境中能够持续8h降解，累计降解率约为36.58％。
　　 (6)微孔交联淀粉球既有抵御胃酸（控制淀粉微球在胃液3h结构稳定)的能力，又能在中性肠液肠液9h内平稳降解的特点，可以控制微球在3h内基本不降解，12h内缓慢降解，为淀粉微球在未来成为药物控释材料应用在医药方面做铺垫。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 淀粉及淀粉化学品

1.2.1 淀粉及淀粉化学品在国民经济中的作用及发展趋势

1.2.2 淀粉的结构及主要性质

1.2.3 淀粉的改性

1.3 高分子微球的制备及表征方法

1.3.1 高分子微球的制备方法

1.3.2 高分子微球的表征方法

1.4 高分子微球的应用

1.4.1 高分子微球作为药物载体的应用

1.4.2 高分子微球在固定化酶中的应用

1.4.3 高分子微球在其它产业中的应用

1.5 微孔交联淀粉球的研究现状

1.5.1 微孔交联淀粉球的性能

1.5.2 微孔交联淀粉球的反相悬浮聚合制备法

1.6 本课题的主要研究内容

1.6.1 微孔交联淀粉球的制备

1.6.2 微孔交联淀粉球的吸附性能研究

1.6.3 微孔交联淀粉球的降解性能研究

1.6.4 微孔交联淀粉球及其吸附、降解的的结构表征

2 微孔交联淀粉球的制备及其表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试验仪器和试剂

2.2.2 微孔交联淀粉球的制备过程

2.2.3 微孔交联淀粉球制备的正交设计实验

2.2.4 微孔交联淀粉球的表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 微孔交联淀粉球的交联成球机理

2.3.2 正交设计实验

2.3.3 微孔交联淀粉球的表征

2.4 本章小结

3 微孔交联淀粉球的吸附及载药性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试验仪器和试剂

3.2.2 对Zn2+的吸附研究

3.2.3 红外光谱和X-射线衍射测试

3.2.4 微孔交联淀粉球对亚甲蓝的吸附

3.3 结果与讨论

3.3.1 微孔交联淀粉球的吸附机理

3.3.2 微孔交联淀粉球对Zn2+的等温吸附方程

3.3.3 淀粉、微孔交联淀粉球及其吸附产物的结构特征

3.3.4 X-射线衍射分析

3.3.5 亚甲基兰最大吸收波长的选取

3.3.6 亚甲基兰标准曲线的绘制

3.4 本章小结

4 微孔交联淀粉球的降解性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试验仪器和试剂

4.2.2 微孔交联淀粉球的降解过程中所需溶液的配制

4.2.3 微孔交联淀粉球的降解实验研究

4.2.4 葡萄糖浓度测定最大吸收波长的

4.2.5 葡萄糖标准工作曲线的制作

4.2.6 降解产物的表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 微球的降解机理探讨

4.3.2 最大吸收波长的确定

4.3.3 工作曲线的绘制

4.3.4 可溶性淀粉及微孔交联淀粉球降解过程中的降解率

4.3.5 微孔交联淀粉球及降解12h产物扫描电镜形态观察

4.3.6 微孔交联淀粉球降解红外光谱分析

4.4 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文、申请专利及获奖