海藻酸钠基pH响应性聚合物胶束的制备及释药性能研究

6、8、10 h 时取样 3 mL，同时补充 3 mL 等温新鲜介
雀异黄酮的总质量 （mg）。
FT-IR 分析
采用 Nicolet iS5 型傅里叶红外光谱仪对 EDC/NHS
1. 3. 3. 2
自透析袋置入溶出介质开始，分别在 0.5、1、2、4、
（mL），V2 为溶出介质的总体积 （mL），m 为加入的金
性能分析
1. 3. 3. 1
水浴温度为 （37 ± 0.5）℃，摇床转速设定为 100 r/min。
质。取出的样品经 0.22 µm 的微孔滤膜过滤，采用紫
胶束。
1. 3. 2
聚合物胶束溶液，将其置入透析袋中，分别在 pH 值
稳定的海藻酸钠的 NHS 活性酯产物，此活性酯在酸性
条件下相对稳定，在中性或碱性条件下易发生断
分光光度计，北京普析通用仪器有限公司。
1. 3
式 中 ， m1 为 聚 合 物 胶 束 中 负 载 的 药 物 质 量
（mg），m2 为聚合物胶束的绝干质量 （mg），m3 为聚合
物胶束中投入的药物质量 （mg）。
1. 3. 4 聚合物胶束 pH 响应性分析
实验方法
1. 3. 1
19
聚合物胶束的制备
物的载体，以实现药物的缓释和控释。
关键词：海藻酸钠；聚合物胶束；pH 响应性；生物质材料；药物释放
中图分类号：TS72；TQ317. 4；TB324
文献标识码：A
海藻酸钠是提取自褐藻或马尾藻的天然线性多
糖，由 1-4-α-L-古罗糖醛酸 （G 段） 和 1-4-β-D-甘露糖
醛酸 （M 段） 组成
。作为一种资源丰富的天然生
裂 ［30-31］。由于 EDC/NHS 改性的海藻酸钠聚合物含有
亲水性基团 （羧基） 和疏水性基团 （NHS 活性基团
聚合物胶束的载药量和包封率测定
采用紫外分光光度法测定载药聚合物胶束溶液的
酯），当达到一定浓度时，可在水中自组装形成具有
吸光度。由金雀异黄酮标准曲线计算聚合物胶束中包
核-壳结构的聚合物胶束。聚合物胶束的亲水外壳可
将疏水药物金雀异黄酮包裹于聚合物胶束中，并对载
药聚合物胶束的包封率、载药量和 pH 响应性进行了
研究，以期实现药物的缓释和控释。
1 实
验
1. 1 材料与试剂
海藻酸钠、EDC、NHS、磷酸盐 （PBS） 缓冲液、
一。pH 响应性聚合物胶束是一种常用的智能型药物
氢氧化钠、无水乙醇 （均为分析纯），国药集团化学
二法 （桨法）［26-29］。量取含有 2 mg 金雀异黄酮的载药
应液滴入到无水乙醇中以析出沉淀，采用离心机离心
为7.4、6.8、5.0、2.0的去离子水中进行溶出实验，控制
钠溶液中，在磁力搅拌条件下常温反应 30 min。将反
15 min 后得到白色固体析出物，用无水乙醇重复洗涤
后过滤。将析出物在真空冷冻干燥机中干燥至质量恒
图如图 2 所示。从图 2 可以看出，海藻酸钠在 3340
（—OH 的伸缩振动）、1625 和 1408 （COO—的反对称
与对称伸缩振动）、1030 cm-1 （C—O—C 的伸缩振动）
处均出现了特征吸收峰，Kumar 等 ［32］ 在研究中也报
道了相似的结果。与海藻酸钠的吸收峰相比，EDC/
NHS 改性海藻酸钠的 FT-IR 谱图6G 高速离心机，上海安亭
科学仪器有限公司；DSM-172 荧光光谱仪，上海佰赫
贸易有限公司；ALPHA1 型真空冷冻干燥机，德国
收稿日期：2020⁃05⁃20
基金项目：湖南省自然科学基金项目 （2015JJ2008）。
作者简介：韩俊源，男，1995 年生；在读硕士研究生；主要研究方向：生物质基材料及纳米纤维素。
的吸收峰 （酯键中 C=O 的吸收峰），表明有新的酯键
生成。此外，改性海藻酸钠在 1408 和 1625 cm-1 处的
COO—的反对称与对称伸缩振动吸收峰强度明显降
低，分析认为这是由于 COO—参与了反应，生成了新
的基团。FT-IR 谱图分析结果表明，EDC/NHS 成功改
图 3 聚合物胶束 lgC 值与 I373/I383 关系图
2. 2 FT-IR 分析
海藻酸钠和 EDC/NHS 改性海藻酸钠的 FT-IR 谱
20
海藻酸钠基 pH 响应性聚合物胶束的制备及释药性能研究
图1
第 36 卷
第 2期
EDC/NHS 改性海藻酸钠的技术路线
Fig. 1 Schematic diagram of EDC/NHS modified sodium alginate
* 通信联系人：王玉珑，副教授；主要研究方向：生物质基材料及纳米纤维素；E-mail：wangyulong_1977@126. com。
第 36 卷
第 2期
海藻酸钠基 pH 响应性聚合物胶束的制备及释药性能研究
Marin Christ 公司；Nicolet iS5 型傅里叶红外光谱仪，
美国 Thermo Fisher 公司；TU-1810 （PC） 型紫外可见
载药物的质量，通过式（1）和式（2）计算聚合物胶束的
以保持胶束体系的稳定，内核由疏水基团组成，可用
载药量和包封率：
载药量 (%) =
包封率 (%) =
m1
× 100%
m2
m1
× 100%
m3
（1）
（2）
于装载疏水药物。当环境 pH 值改变时，聚合物的化
学敏感键断裂而引起聚合物胶束破裂，从而将其中的
药物释放，实现了药物的缓释与控释。
亚胺键反应生成 O-酰基异脲中间体，此中间体在水溶
液中难以稳定存在，会与 NHS 迅速反应并转化成相对
聚合物胶束粒径和 Zeta 电位测定
移取聚合物胶束样品，加入去离子水稀释至一定
浓度。采用 Nano ZS90 马尔文激光粒度仪对不同 pH 值
的样品进行粒径、PDI 和 Zeta 电位的测定。
1. 3. 3. 4
波长为335 nm，激发狭缝为3.0 nm，发射狭缝为2.5 nm，
扫描范围 350~450 nm，扫描速度为 8 nm/s。
1. 3. 3. 3
外分光光度计在波长 260 nm 下，测定所得滤液中金
雀异黄酮的吸光度，并由式（3）计算累计溶出度，绘
制金雀异黄酮的溶出曲线。
累积溶出度(%) =
(C nV 2 + C 1V 1 + C 2V 1 + … + C n - 1V 1 ) × 100%/m （3）
能型药物载体实现药物缓释或控释成为研究热点之
DOI：10. 11981/j. issn. 1000⁃6842. 2021. 02. 18
下简称聚合物胶束），分析了 EDC/NHS 改性前后海藻
酸钠的红外光谱 （FT-IR） 及聚合物胶束临界胶束浓
度 （CMC）、粒径和 Zeta 电位；利用反溶剂重结晶法
中 国 造 纸 学 报
Transactions of China Pulp and Paper
18
Vol. 36，No. 2，2021



研究论文

海藻酸钠基 pH 响应性聚合物胶束的制备
及释药性能研究
韩俊源
王玉珑* 刘庆坚 刘艳新
（长沙理工大学化学与食品工程学院，湖南长沙，410114）
定 （25℃），再重新溶于去离子水中以制备聚合物
载药聚合物胶束的制备
采用反溶剂重结晶法将金雀异黄酮包裹于聚合物
胶束中。称取金雀异黄酮粉末溶于无水乙醇中，超声
分散 15 min，配置得到不同浓度的金雀异黄酮无水乙
醇溶液。在磁力搅拌条件下，取 2 mL 金雀异黄酮无水
乙醇溶液逐滴加入 40 mL 聚合物胶束溶液 （5 mg/mL）
和 pH 响应性进行了研究。结果表明，经 EDC/NHS 改性后的海藻酸钠可在水中形成聚合物胶束，其 CMC 为 0. 041 mg/mL；当聚合物胶
束与金雀异黄酮质量比为 10∶1 时，聚合物胶束的包封率和载药量分别为 74. 4% 和 8. 6%；体外溶出实验表明，载药聚合物胶束具有
良好的 pH 响应性，其在酸性条件 （pH 值=2. 0） 下相对稳定，在中性条件 （pH 值=7. 4） 下能释放药物，其有望用作口服型肠吸收药
从表 1 可以看出，当聚合物胶束溶液的 pH 值为 2.0
时，其平均粒径为 220.3 nm，PDI 为 0.38，表明聚合
CMC 可以作为表征聚合物胶束形成的关键性参数
物胶束粒径分布均匀，Zeta 电位为-38.3 mV，粒子带
的胶束化行为，聚合物胶束 lgC 值与芘的荧光光谱中
物胶束的平均粒径和 PDI 逐渐减小，Zeta 电位 （绝对
实现药物的靶向控制释放
法生物有限公司。
载体，可根据环境 pH 值的变化选择性地释放药物，
用度
［17-18］
感器
［24-25］
，在组织工程
，有效提高药物生物利
［13-16］
、药物释放
［19-20］
［21-23］
和生物传
等领域具有广阔的应用前景。
本研究以海藻酸钠 （天然多糖） 生物质为基材，
采 用 1-（3- 二 甲 氨 基 丙 基）-3- 乙 基 碳 二 亚 胺 盐 酸 盐
中；滴加完成后，继续搅拌 10 min，将溶液经 0.4 µm
的微孔滤膜过滤，制备得到载药聚合物胶束。
1. 3. 3
改 性 前 后 海 藻 酸 钠 试 样 进 行 分 析 ， 扫 描 范 围 400~
4000 cm-1，分辨率为 4 cm-1。
CMC 测定
采用荧光探针法测定聚合物 CMC。荧光扫描激发
FT-IR spectra of sodium alginate and EDC/NHS
modified sodium alginate
聚合物 CMC
浓度高于 0.041 mg/mL 时可以形成胶束。
2. 4
聚合物胶束粒径和 Zeta 电位
聚合物胶束的粒径、PDI 和 Zeta 电位如表 1 所示。
称取 0.594 g 绝干海藻酸钠粉末加入到 100 mL 去
离子水中，搅拌至完全溶解，得到海藻酸钠溶液。称
聚合物胶束的 pH 响应性分析通过测定其在不同
pH 值溶出介质中的累计溶出度的方法进行评价，具
体实验步骤参考 《中国药典》（2015 年版） 附录 XC 第
取 0.576 g EDC 粉末和 0.345 g NHS 粉末加入到海藻酸
于聚合物胶束栅栏层的疏水微区中。此时，芘所在的
环境由极性转变为非极性，I373/I383 会发生突变，而突
变的点即是形成胶束时的浓度。由图 3 可得到改性海
藻酸钠的 CMC 为 0.041 mg/mL，表明改性海藻酸钠在
图2
海藻酸钠和 EDC/NHS 改性海藻酸钠的 FT-IR 谱图
Fig. 2
2. 3
摘
要：采用 1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐 （EDC） 和 N-羟基琥珀酰亚胺 （NHS） 对海藻酸钠进行改性并制备了海藻酸
钠基 pH 响应性聚合物胶束 （以下简称聚合物胶束），分析了 EDC/NHS 改性前后海藻酸钠的红外光谱 （FT-IR）、临界胶束浓度
（CMC）、粒径和 Zeta 电位；利用反溶剂重结晶法将疏水药物金雀异黄酮包裹于聚合物胶束中，并对载药聚合物胶束的包封率、载药量
性海藻酸钠，形成了海藻酸钠的 NHS 活性酯。
Fig. 3
Relationship between lgC and I373/I383 value of
polymer micelle
液中，芘在极性溶液中分散；随着聚合物浓度提高
（超过 CMC），水中的聚合物单体开始聚集形成胶束，
疏水性的芘会向胶束的疏水内核中聚集，即开始增溶
［1-3］
物质材料，海藻酸钠在造纸、食品、医药等领域具有
广泛的用途，如造纸行业中用作增强剂
胶剂
、涂布助剂
［3，7］
、表面施
［4-6］
，食品行业中用作稳定剂
［8］
医药行业中用作黏合剂
［10-12］
，
［9］
等。以天然多糖为原料，
开发新型生物质材料，提高天然产物的应用价值，具
有十分重要的意义。近年来，使用天然多聚糖制备智
式中，C1、C2、Cn-1 和 Cn 分别为不同取样时间时
金雀异黄酮的质量浓度 （mg/mL），V1 为固定的取样量
2 结果与讨论
2. 1 EDC/NHS 改性海藻酸钠的化学原理
EDC/NHS 改性海藻酸钠的化学原理如图 1 所示。
海藻酸钠含有大量的羧基基团，在水溶性碳二亚胺盐
EDC 的存在下，羧基基团被活化，并与 EDC 上的碳二
（EDC） 和 N-羟基琥珀酰亚胺 （NHS） 对海藻酸钠进
行改性并制备海藻酸钠基 pH 响应性聚合物胶束 （以
试剂有限公司；金雀异黄酮 （≥ 98% 纯度），成都埃
1. 2 仪器与设备
Nano ZS90 马尔文激光粒度仪，英国 Malvern 公
司；D＆DN JY99-IIDN 超声波细胞破碎仪，宁波新芝