pH响应两亲性壳聚糖衍生物的合成与表征

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两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象

稳定性和循环时间，还能提高转基因表达的水平和持续时间．
近年来，为了提高药物和基因的运送效率及减少毒副作用，有靶向性和环境刺激敏感性的智能具型胶束不断被开发出来．壳聚糖是一种生物相容性良好的可降解碱性多糖，具有一定的药理活性．壳聚糖主链上具有一ＯＨ和一Ｎ反应基团，Ｈ是制备接枝聚合物的优良材料，ｅＬｅ等发现壳聚糖的疏水改Ｉ生衍生物具有自聚集现象，意味着如果在壳聚糖的主链上引入合适的疏水链段，聚糖有望成这壳为难溶性药物的载体，以胶束的形态给药．聚乙二醇（Ｅ具有生物相容性好、毒及非免疫原性等优异性能，体循环中能防止与血液接ＰＧ）低在触时血小板在材料表面的沉积，逃避网状内皮系统的捕捉，因此能够有效地延长被修饰物在体内的半衰期，高药物的传递效果．提
聚集浓度越低，同浓度下的胶束的粒径也越小．相
关键词
两亲性壳聚糖衍生物；胶束；自聚集；临界聚集浓度（Ａ）ＣＣ
Ｏ３６１文献标识码Ａ文章编号０５－９（０８０－１－６２１００２０）２０９０－７４
中图分类号
本文设计以壳聚糖为主链，聚乙二醇单甲醚为亲水性链段，二酸为疏水链段对壳聚糖进行改癸
性，合成了一系列两亲性聚合物，用此聚合物制备胶束，讨疏水链段及亲水链段对临界聚集浓度并探和胶束粒径的影响，以期筛选出适合作为难溶性抗肿瘤药物的注射给药载体，由于壳聚糖的氨基具有ｐＨ敏感性，瘤组织的ｐ肿Ｈ值比正常组织要低，当含药胶束进入肿瘤组织后，聚糖链段溶胀，使药壳

N-辛基-N’-(2-羧基环己甲酰基)-壳聚糖的制备、表征与pH敏感性

H-NMR、13C-NMR 对其结构进行表征，用 XRD、
DSC 分析其物理性质，采用紫外-可见分光光度法评价其 pH 敏感性。
基金项目：江苏省高校自然科学基金 (09KJB530001)；江苏大学高级专业人才科研启动基金 (11JDG056)；江苏大学学生科研立项 (10A248) 作者简介：李红霞，女，博士，讲师 Tel:(0511)85038201 E-mail: lihongxia@
1
7.43
13.4
NaOH
OC-2
5
8.66
28.8
调反应液pH至7，抽滤，用水洗涤(10 mL×2)，甲醇洗(8 mL4)，烘干，得淡黄色粉末OC 33.8 g。根据反应时间不同可制得不同取代度的 OC： OC-1，OC-2，OC-4 和 OC-5。同法分别使用分子量 29， 5 kDa 的壳聚糖制备 OC：OC-6 (淡黄色粉末)和 OC-7 (白色粉末)。 2.2 N- 辛基 -N’-(2- 羧基环己甲酰基 )- 壳聚糖 OC(OC-3， 0.5 g， 0.68 mmol)溶于 DMSO 中(25 mL)，溶胀 2 h。室温搅拌下，向三颈瓶中加入六氢苯酐(0.6 g，2 mmol)。升温至 80 ℃反应 24 h。反应液倒入 55 mL 水中，然后冰水浴中用 20% NaOH 调反应液 pH 至 10，抽滤，滤液用半透膜(截流分子量为 10 000)透析 5 d，冻干得到白色絮状固体 OCCC 30.45 g。以不同取代度的 OC 作原料制备得到一系列 N- 辛基 -N’-(2- 羧基环己甲酰基 )- 壳聚糖： OCCC-1( 淡黄色絮状固体 ) ； OCCC-2( 白色絮状固体)；OCCC-4(白色絮状固体)；OCCC-5(淡黄色絮状固体)； OCCC-6(黄色固体)和 OCCC-7(白色絮状固体)。 2.3 pH敏感性实验配制浓度为 10 mg·mL 的 N-辛基-N’-(2-羧基环己甲酰基)-壳聚糖衍生物溶液，取 1 mL 分别滴加入 8 mL pH=7.4，7.0，6.5，6.0，5.5，5.0，4.5

两亲性壳聚糖衍生物作为紫杉醇传递的纳米载体的合成与表征

两亲性壳聚糖衍生物作为紫杉醇传递的纳米载体的合成与表征摘要总结一系列两亲性壳聚糖衍生物通过接枝脱氧胆酸和含有缩水甘油基的亲水性分子合成了并在药物输送中得到应用。

这些壳聚糖衍生物形成了160~240 nm和在PBS中ζ电位为0~25mV的稳定的纳米颗粒。

紫杉醇（PTX）纳米粒显示出持续和控制释放行为。

此外，纳米粒子可以容易地被输送到肿瘤细胞。

介绍壳聚糖（CS），来源于甲壳素中N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖胺的共聚物。

甲壳素是从甲壳类动物的壳中提取的，是世界上唯一的自然阳离子多糖。

壳聚糖一直被用作药物、DNA、小干扰RNA、蛋白质和肽的载体以及作为组织工程材料。

在这项研究中，一系列的两亲性壳聚糖衍生物通过依次接枝脱氧胆酸和亲水性分子缩水甘油三甲基氯化铵（GTMAC）或缩水甘油而被成功合成。

紫杉醇是一种疏水性抗癌药物，将其封装成壳聚糖衍生物，并对其壳聚糖纳米粒的药物释放和细胞吸收进行研究。

结果与讨论易溶于水的两亲性壳聚糖衍生物的合成是通过接枝脱氧胆酸和亲水性分子（GTMAC或缩水甘油）。

HTsGs-CS-DCAs形成稳定的纳米颗粒（临界凝聚浓度：0.013-0.079毫克/毫升），颗粒尺寸范围160~240 nm，PBS中ζ电位0~25毫伏（图1）。

HTsGs-CS-DCAs纳米粒子的尺寸和ζ电位的影响因素是脱氧胆酸，GTMAC和缩水甘油的取代程度。

紫杉醇的载药量和包封率，紫杉醇从PTX-HTsGs-CS-DCAs纳米粒子释放行为可以使用高效液相色谱法进行研究。

结果表明，载药量为最多至重量的19％，药物包封率为80％左右。

紫杉醇的释放研究是通过在10毫升缓冲溶液中添加纳米颗粒，在37℃下通过12天。

图2表明，紫杉醇以持续的方式被释放。

释放速率可以通过改变脱氧胆酸，GTMAC和缩水甘油的取代程度和释放介质的pH值来进行调整。

激光共聚焦实验表明，将阿霉素（DOX）装载成HTsGs-CS-DCAs纳米粒子能轻松被输送到MCF-7细胞，用以治疗乳腺癌。

综述-pH敏感双亲性聚合物

pH敏感双亲性聚合物的研究进展摘要：pH敏感双亲性聚合物由于具有多种潜在的用途而引起广泛关注。

本文综述了pH 敏感双亲性聚合物的概念，组成，分类，合成方法以及在药物输送中的应用，并对其发展趋势进行了展望。

关键词：pH敏感；双亲性；聚合物；共聚物；胶束；脂质体；纳米粒两亲性聚合物是指同一高分子中同时具有对两种性质不同的相(如水相与油相，两种油相，两种不相容的固相等)皆有亲和性的聚合物。

pH敏感性聚合物是其溶液相态能随环境pH、离子强度变化的聚合物。

已有理论研究结果表明，聚合物分子内及分子间交联作用力可以分为以下几种:氢键、范德华力、静电作用和疏水作用力[1]。

在pH响应体系中四种作用力共同起作用引发pH敏感性，其中离子间作用力起主要作用，其它三种作用力起到相互影响、相互制约的作用。

一般来说，具有pH响应性的高分子中含有弱酸性(弱碱性)基团，随着介质pH 值、离子强度改变，这些基团发生电离，造成聚合物内外离子浓度改变，并导致大分子链段间氢键的解离，引起体相分子构型或溶解度的改变。

1．pH敏感双亲性聚合物的分类pH敏感双亲性聚合物有两大类：一是聚合物中包含弱酸、弱碱基团和聚电解质的化合物；二是聚合物中有能在酸性条件下水解的连接段[2]。

1.1包含有可离子化的弱酸、弱碱基团的聚合物和聚电解质化合物羧基是典型的弱有机酸聚合物取代基。

这一类可在较低pH下接受质子并在中性和较高pH下放出质子，如聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸（PMAA）。

弱有机碱聚合物如聚(4-乙烯基吡啶)在较高pH下接受质子，在较低pH下放质子，如聚[甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基)乙酯](PDMAEMA)，侧基带有取代氨基，因而在中性或酸性条件下可获得质子[3,4]。

药物载体在酸性或碱性条件下，聚合物中pH敏感基团会水解断裂或极性发生变化，使得聚合物纳米粒子破裂，同时负载其中的药物会被释放出来[5-7]，释放过程中没有药物和载体之间没有化学键的变化。

pH响应型脂核酸两亲分子的制备及表征

本科毕业论文题目：pH响应型脂核酸两亲分子的制备及表征学生姓名：宿济千学号：12031926专业班级：化学工程与工艺12-09指导教师：孙亚伟2016年 6月3日pH响应型脂核酸两亲分子的制备及表征摘要i-motif 结构是不同于双螺旋结构的DNA特殊二级结构，i-motif 结构具有pH响应性，其在稳定端粒酶等方面有重要意义，研究i-motif结构的稳定性因素具有极高的价值。

我们选择了CCC的碱基序列设计并合成了一端是i-motif超短寡聚核苷酸序列，一端为疏水饱和烷基链的两亲性脂核酸分子，在3'端连接上疏水侧链，即C n(dC)m两亲分子，并且通过圆二色谱等方法对其各项数据进行检测来研究脂核酸分子中i-motif结构的稳定性影响因素，为诱导形成i-motif结构提供新的思路。

关键字：两亲性；脂核酸；i-motif结构；稳定性Preparation and characterization of pH-responsive lipid nucleic acid amphiphilic moleculesAbstracti-motifstructure is a kind of DNA secondary structure which is different from DNA double helix structure.i-motifstructure play an important part in stabilizing telomerase, and it show pH responsiveness. Thus, the investigation of i-motif Stability is important in chemical and biological research. We designed and synthesized a kind of amphiphilic moleculesC n(dC)m, we studied the Stabilityof i-motif in nucleolipid structure by using circular dichorism and melting point, providing a new method to induce the formation of i-motif structure .Keywords：Amphiphilic Molecules;i-motifstructure;Stability目录第1章绪论 (1)1.1前言 (1)1.2 i-motif结构的介绍 (2)1.2.1 i-motif结构的发现 (2)1.2.2 i-motif结构的种类 (3)1.3 i-motif结构的稳定性影响因素 (4)1.3.1 温度对i-motif结构的影响 (4)1.3.2 pH值对于i-motif结构的影响 (5)1.3.3 盐离子浓度对i-motif结构的影响 (5)1.3.4 磷酸骨架变化对于i-motif结构的影响 (6)1.3.5 碱基序列对于i-motif结构的影响 (7)1.4 i-motif结构的稳定性的生物意义 (8)1.5 本篇的依据以及主要研究内容 (10)1.5.1 本篇的依据 (10)1.5.2 本篇的主要研究内容 (10)第2章不同长度碳链对C n(dC)3分子形成i-motif的促进作用以及对其稳定性的增加 (11)2.1 引言 (11)2.2 实验部分 (12)2.2.1 脂核酸两亲性分子的合成路线 (12)2.2.2 各类产物的实验方法 (12)2.2.3 产品的纯化方法 (13)2.3 实验材料 (13)2.4 化合物A的合成 (14)2.5 化合物B的合成 (16)2.6 化合物C的合成 (17)2.7 改进的两亲性脂核酸分子合成路线 (17)2.8 实验结果分析 (19)2.8.1 不同长度碳链C n(dC)3脂核酸分子的产品及中间产物的表征192.8.2 脂核酸在pH 4.5时的CD谱图 (19)2.8.3 脂核酸在pH 4.5时的熔点 (20)2.8.4 脂核酸在pH 4.5时CMC值的测定 (21)第3章结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (28)第1章绪论1.1前言两亲分子是一类同时具有亲水性和亲脂性这两种性质的化合物。

pH响应性双亲性多肽水凝胶pal-RLRRLRARARA的合成及表征

ｐＲＬｐｌ－Ｒ，ａ是脂肪酸的简写，分子式Ｃ６３２；考察了此多肽自组装性质以及不同环境对此多肽自组装的影响；ｌ２）Ｈ０采用
圆二色谱测试了不同条件下多肽分子问的微观排列情况，并利用透射电镜和扫描电镜对形成的凝胶的形貌进行表征。研究发现多肽ｐＲ可以自组装成ｐ敏感型超分子水凝胶；Ｈ、溶剂以及温度均会对多肽的二级结构产生影响．＿ＬＲＨｐ进而
ｔｅｅｙａｅｔｇｔｅｓｌａｓｍｂｙｏｉｐｐｉｅｌｏｇｅ１ｓｅｔｓｕｔｒｓｂｎｆｉｌｏｇｌｔｎｏｌｔｅｈｒｂｆｃｉｅｆｓｅｌｆｔｓｅｔ；ａｈｕｈｔ－ｅｔｃｅｉｅｅｃｅｉ，ｎｔａｌｎｈ－ｈｄｔｈ３ｈｒｕｉａｔａｏｈｓｃｎａｙｓｕｔｒｓｆｅｔｅｉｌａｓｍｂｅｎｏｙｒｇｌｒｆ３ｈｅｓｕｔｒ．ｅｏｄｒｒｃｕｅｐｐｉｃＣｓｆｓｅｌｉｄｏｅｅｓｅｔｔｃｕｅｔｏｄｗｈｈａｅ－ｎｈｔａｏ１一ｒ
康艳晶，周希蕊，罗施中
（北京化工大学生命科学与技术学院，北京市生物加工过程重点实验室，北京１０２）００９
摘要：以糖蛋￣Ｇｌｌ／Ｐｂ跨膜区ｃ末端一段序列为基础，采用ＦｃＢ一ｍｏ固相合成法合成多肽ｐ１ＬＲＲＲＲ（ａＲＲＬＡＡＡ简称一
ｈｓｂｅｙｔｅｉｅｙｍｅｎｆｔｅＦｃｏｉ－ｈｅｓｎｅｉｂｅｎｔｅｇｙｏｒｔｎＧＩ！Ｃ— ｒｉａａｅｎｓｎｈｓｄｂａｓｏｈｍｏｓｌｐａｙｔｓａｄｏｌｃｐｏｅＰｂｔｍｎｌｚｄｓｈｓｓｈｉＢｅ

新型两亲性壳聚糖衍生物的合成、表征及对难溶性药物的增溶性

和ＨＮＭＲ方法进行表征，过元素分析测定羧甲基和疏水烷基链的取代度；用ｘ射线粉末衍射及通
收稿日期：０７０ —７２０－４１
基金项目：国家自然科学基金（批准号：０７１５资助．３４２０）联系人简介：周建平，，士，教授，士生导师，主要从事新型高分子材料的设计及在药物递送系统中的应用研究男博博
泛应用于工业、业、农生物工程、医药、品、日化、水处理、食污纺织印染等领域．若在壳聚糖骨架
卜分别引入亲水和疏水基团，即可形成两亲性聚合物．目前大部分研究集中于该类衍生物作为高分子表面活性剂的基础研究和应用方面 “ ， ’ 而作为难溶性药物增溶载体的研究报道则较少．
维普资讯
Ｖ０．８１２
２００７年ｌ０月
高等学校化学学报
ＣＨＥＣＯＵＲＮＡＬＯＦＣＮＥＥＵＮＩＭＩＡＬＪＨＩ～１９９５９９
对难溶性抗肿瘤药物紫杉醇具有优越的增溶能力，使紫杉醇在水中的溶解度提高近５０倍，载药量为０３．％（量分数）包封率为８．％．ＯＣ是潜在的优良的难溶性药物增溶载体材料．４６质，９９Ｃ关键词壳聚糖；合物胶束；成；紫杉醇；溶聚合增０３６Ｉ文献标识码Ａ文章编号０５－７０２０）０１９ —５２１９（０７１— ５００９中图分类号

新型两亲性壳聚糖衍生物的合成表征及对难溶性药物的增溶性

Vol .28高等学校化学学报No .102007年10月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 1995～1999新型两亲性壳聚糖衍生物的合成、表征及对难溶性药物的增溶性霍美蓉,周建平,张　勇,吕　霖(中国药科大学药物制剂教研室,南京210009)摘要　以天然可生物降解的壳聚糖为原料,通过在壳聚糖6位羟基上引入羧甲基,在2位氨基上引入疏水烷基链,制得N 2辛基2O,N 2羧甲基壳聚糖(OCC )两亲性衍生物,分别用FTI R 、1H NMR 和元素分析等技术对其结构进行表征,用广角X 射线衍射(WAXD )和差示扫描量热法(DSC )对其物理性质进行分析,并考察其在各种溶剂中的溶解性能及其对难溶性药物的增溶能力.所制备的OCC 羧甲基取代度为11519%,取代主要发生在6位羟基上;辛基取代度5810%,取代主要发生在2位氨基上;与壳聚糖相比,OCC 分子间/内氢键作用减弱;OCC 在常用的有机溶剂中不溶,但在水中溶解度增加,能够形成具有淡蓝色乳光的纳米胶体溶液,对难溶性抗肿瘤药物紫杉醇具有优越的增溶能力,使紫杉醇在水中的溶解度提高近500倍,载药量为3416%(质量分数),包封率为8919%.OCC 是潜在的优良的难溶性药物增溶载体材料.关键词　壳聚糖;聚合物胶束;合成;紫杉醇;增溶中图分类号　O631 文献标识码　A 文章编号　025120790(2007)1021995205收稿日期:2007204217.基金项目:国家自然科学基金(批准号:30472105)资助.联系人简介:周建平,男,博士,教授,博士生导师,主要从事新型高分子材料的设计及在药物递送系统中的应用研究.E 2mail:zhouj pcpu@ 聚合物胶束系由两亲性聚合物在水介质中发生微相分离形成的具有疏水性内核与亲水性外壳的超分子聚集体.该纳米胶束在药学领域中主要作为难溶性药物的增溶载体,避免小分子表面活性剂增溶剂(如吐温、聚氧乙烯蓖麻油)的不良反应,其疏水性的内核还可以保护药物不降解,并控制药物缓慢释放,而亲水性外壳则有助于纳米胶束在血液中的长时间循环[1,2]及对肿瘤、炎症等组织的靶向性[3,4],因此是近年来药物递送系统中的研究热点[5,6].作为药物增溶载体的聚合物胶束大多是由单体合成的两亲性嵌段共聚物[7～9].但由于多数材料难以满足生物相容性和生物可降解性等要求,大大限制了合成单体的选择.目前已报道的亲水性嵌段一般局限于聚乙二醇(PEG )和聚氧乙烯(PEO ),疏水嵌段局限于聚内酯或聚氨基酸类,后者作为疏水嵌段可能导致免疫反应,且肽键很容易被体内的酶分解,释药速率的控制不理想.因此,开发新型安全载体材料,可以促进聚合物胶束在药学领域中的应用.壳聚糖(Chit osan )是自然界中唯一大量存在的高分子碱性氨基多糖,与合成高分子材料相比,具有来源广泛、价格低廉、性质稳定、无刺激、无致敏、无致突变、良好的生物相容性和生物可降解性、低免疫原性和生物活性等优点.壳聚糖分子链上带有大量的活性氨基和羟基,易于化学修饰,已被广泛应用于工业、农业、生物工程、医药、食品、日化、污水处理、纺织印染等领域[10].若在壳聚糖骨架上分别引入亲水和疏水基团,即可形成两亲性聚合物.目前大部分研究集中于该类衍生物作为高分子表面活性剂的基础研究和应用方面[11,12],而作为难溶性药物增溶载体的研究报道则较少[13,14].本文选用壳聚糖为起始原料,利用壳聚糖的6位羟基和氯乙酸反应引入羧甲基,以增加壳聚糖骨架的水溶性,再利用壳聚糖的2位氨基和辛醛反应形成Schiff 碱,用Na BH 4还原,引入疏水烷基链,制得N 2辛基2O,N 2羧甲基壳聚糖(N 2octyl 2O,N 2carboxy methyl chit osan,OCC )两亲性衍生物.产物用FTI R 和1H NMR 方法进行表征,通过元素分析测定羧甲基和疏水烷基链的取代度;用X 射线粉末衍射及6991高等学校化学学报 Vol.28　DSC技术测定其物理性质,并考察其在各种溶剂中的溶解性.以难溶性抗肿瘤药物紫杉醇(Paclitaxel, PTX)作为模型药物考察OCC胶束的增溶能力.1　实验部分1.1　试剂与仪器壳聚糖,玉环县海洋生物化学有限公司,粘均分子量87100,脱乙酰度8913%;氯乙酸,广州化学试剂厂;正辛醛,南京开元嘉禾香精香料有限公司;硼氢化钠,中国医药集团化学试剂有限公司;异丙醇,上海四赫维化工有限公司;甲醇,色谱纯,江苏汉邦科技有限公司;紫杉醇对照品,中国生物制品检定所,纯度99106%;紫杉醇,重庆美联制药有限公司,G0411003;透析袋,上海绿鸟科技发展有限公司,MWCO=12000～14000;其它试剂均为分析纯.FTI R N icolet I m pact410型红外光谱仪,美国N icolet公司;B ruker(AVACE)AV2500型核磁共振仪,瑞士B ruker公司;Vari o E LⅢ元素分析仪;XD23A X射线粉末衍射仪,日本R igaku公司;Netzsch DSC204差热扫描分析仪,德国耐驰仪器制造有限公司;JY9222D超声波细胞粉碎机,宁波新芝生物科技股份有限公司;LC22010C高效液相色谱仪,日本岛津公司.1.2　OCC的合成1.2.1　O,N2羧甲基壳聚糖的合成　取2g壳聚糖混悬于异丙醇中,加入NaOH,于40℃搅拌碱化,将12g氯乙酸溶于异丙醇,滴入反应液中,于40℃反应5h,倾去上清液,加入40mL水,使之成为澄清透明的黄色溶液.用HAC调节溶液pH至中性,加甲醇沉淀,过滤,滤饼用甲醇2水(体积比90∶10)多次洗涤,用20mL水溶解,过滤,冻干即可得118g羧甲基壳聚糖(O,N2carboxy methyl chit osan,C MC).1.2.2　N2辛基2O,N2羧甲基壳聚糖的合成　取1g羧甲基壳聚糖混悬于甲醇中,滴加辛醛1102g,搅水溶液,继续搅拌12h,用5mol/L盐酸调节pH至中拌反应一段时间,滴加312mL10mg/mL Na BH4性,甲醇分散沉淀,用3号垂熔漏斗过滤,滤饼依次用甲醇2水(体积比90∶10)、甲醇、正己烷和丙酮洗涤,真空干燥,即得016g N2辛基2O,N2羧甲基壳聚糖聚合物(OCC)白色粉末.1.3　OCC化学结构表征利用K B r压片测定FTI R图谱.将壳聚糖溶于DO/DCl,OCC溶于D2O,在500MHz频率照射下,2于20℃记录1H NMR图谱.用Vari o E LⅢ元素分析仪测定壳聚糖、中间产物C MC和最终产物OCC的C,N元素含量.羧甲基和辛基取代度按下式计算:羧甲基取代度(%)=({[n(C)/n(N)]-[n(C)/n(N)]Chitosan}/2)×100%C MC辛基取代度(%)=({[n(C)/n(N)]-[n(C)/n(N)]C MC}/8)×100%OCC1.4　OCC物理性质表征1.4.1　溶解性　观察OCC在常见有机溶剂(如甲醇、丙酮、乙腈、乙醚、二甲亚砜、N,N2二甲基甲酰胺、四氢呋喃)及水中的溶解性.1.4.2　X射线粉末衍射(WAXD)　分别称取壳聚糖、中间产物C MC和最终产物OCC适量,进行粉末X射线衍射测试,衍射角为5°～40°,扫描速度为1°/m in,工作电压为40kV,工作电流为40mA.1.4.3　差示扫描热分析(DSC)　分别称取壳聚糖和OCC适量,用Netzsch DSC204差热扫描分析仪以10℃/m in升温速率加热,温度范围30～500℃,在氮气氛中进行DSC分析.1.5　对紫杉醇的增溶能力测定取适量OCC分散于3mL水中,于50℃搅拌1h,滴入30mg/mL PT X的乙醇溶液,在冰浴下用探头超声分散.将胶束溶液置于透析袋中,用双蒸水透析8h,过0145μm滤膜,放置备用.(416mm×250采用RP2HP LC法测定胶束溶液中PTX的含量.色谱条件:色谱柱为L ichr os pher C18mm,5μm);流动相为甲醇2水(体积比75∶25);流速1mL/m in;柱温30℃;检测波长227n m.精密量取50μL PTX2OCC胶束溶液于10mL容量瓶中,用甲醇稀释定容至刻度,振摇混匀,测定PTX含量,计算包封率和载药量.包封率(%)=(胶束中的药物量/投药量)×100%;载药量(%)=(胶束中的药物量/载药胶束总量)×100%.由于PT X 水溶性很小(<6μg/mL ),与载入胶束中的PT X 量(>2mg/mL )相比可以忽略不计,所以胶束溶液中的游离PT X 含量在计算包封率和载药量时未加考虑.2　结果与讨论2.1　OCC 的结构表征OCC 合成路线如Sche me 1所示.壳聚糖和OCC 的FTI R 图谱如图1所示.与壳聚糖的FTI R 图谱相比,OCC 图谱中位于1601c m -1处的伯胺基特征峰消失,同时在2927,2855,1454和1375c m -1处出现辛基链特征峰,说明2位的氨基已被辛基取代;另外,OCC 图谱中在1075c m -1处出现极强的醚键特征峰,同时在1722,1613,1407和1320c m -1处出现羧甲基特征峰,说明6位羟基已被羧甲基取代.Schem e 1　Syn theti c route of N 2octyl 2O ,N 2carboxy m ethyl chitos an(OCC)F i g .1　FT I R spectra of ch itos an(a )and OCC(b )F i g .2　1H N M R spectra of ch itos an i n D 2O /DC l(a )and OCC i n D 2O (b )与壳聚糖(D 2O /DCl )的1H NMR 谱相比(图2谱线a ),OCC 的1H NMR (D 2O )(图2谱线b )中δ310～314归属为烷基长链中与氨基相连的亚甲基[—NH —C H 2—(CH 2)6—CH 3],δ111～210归属为烷基长链中其余6个亚甲基[—NH —CH 2—(C H 2)6—CH 3],δ0181归属为烷基长链中甲基的氢[—NH —CH 2—(CH 2)6—C H 3],δ3185～4140归属为6位羟基取代的羧甲基中的亚甲基(—O —C H 2—COOD )及OCC 中壳聚糖骨架上H 22,H 23,H 24,H 25.结果表明,合成的两亲性壳聚糖衍生物OCC 分子结构中具有辛基和羧甲基基团,辛基取代在2位氨基上,羧甲基主要取代在6位羟基上.采用元素分析的方法计算羧甲基和辛基取代度,其原理是基于壳聚糖在反应过程中未引入N 元素,即N 元素在反应前后摩尔数不变[15,16].各样品C 和N 元素含量及取代度计算结果见表1.Table 1　Ele m en t a l ana lysis(%)and the degree of substituti on(D S)of OCCSamp leC N n (C )/n (N )DS (%)Chit osan4214871806136C MC 371154150816811519OCC 4815141251313258102.2　OCC 的物理性质OCC 为白色粉末,不溶于甲醇、丙酮、乙腈、乙醚、二甲亚砜、N ,N 2二甲基甲酰胺及四氢呋喃等常见有机溶剂,但在水中易分散,形成具有淡蓝色乳光的纳米胶束溶液.壳聚糖和OCC 的DSC 曲线见图3.壳聚糖在9612℃左右出现吸热峰,可能是由于壳聚糖含有少7991　No .10　霍美蓉等:新型两亲性壳聚糖衍生物的合成、表征及对难溶性药物的增溶性量水,为失水及少量小分子的降解峰,31012℃为壳聚糖的放热分解峰.OCC 衍生物也含有少量水分,8213℃为样品的失水峰;20017℃处出现一个较小的吸热峰,这可能是由于随着温度的升高,衍生化壳聚糖中羧甲基或烷基侧链发生了断裂所致;28314℃出现的放热峰为OCC 主链的降解峰,说明壳聚糖由于羧甲基和疏水烷基链的引入,形成氢键的能力降低,从而导致热学性质发生改变.F i g .3　D SC ther m ogram s of ch itos an(a )and OCC(b)F i g .4　Powder X 2ray d i ffracti on pa ttern s for ch itos an(a ),C M C(b )and OCC(c )图4为原料壳聚糖、中间产物C MC 和最终产物OCC 的WAXD 谱.从图4可以看出,壳聚糖于11°,20°,22°处显示3个较尖锐的结晶峰,11°属于结晶Ⅰ带,20°属于结晶Ⅱ带.C MC 的WAXD 谱中Ⅰ带结晶峰消失,只显示了位于20°的一个很宽的峰,说明壳聚糖引入羧甲基后分子间作用力减弱,明显消弱了壳聚糖分子间/内的氢键,晶区几乎完全消失,形成部分无定形结构,从而使衍生物溶解度增加.OCC 在C MC 的基础上又引入了疏水碳链,在14154°,18172°,20138°,21106°及23136°处有5个强峰,在25°～40°间有若干个弱峰,说明疏水基的引入增强了其结晶结构.2.3　OCC 胶束对紫杉醇的增溶能力　Table 2　Effect of feed we i ght of paclit axel on the paclit axel load 2i n g added i n to OCC m i celles Feed mass of OCC /mg Feed mass of PTX /mg EE a (%)DL b (%)1749013171517790112711171089193414171280153717 a .Encap sulati on efficiency;b .drug l oading .本文选择透析法作为OCC 聚合物胶束的载药工艺,考察了PT X 投药量对OCC 增溶的影响,结果见表2.PT X 投料量对PT X 的包封率和载药量具有明显的影响.当OCC 投料量为17mg时,PT X 的投料由4mg 增加到10mg,PTX 载药量由1715%急剧升至3414%,而包封率无显著变化,仅由9013%降至8919%;当PTX 投料量进一步由10mg 升至12mg,载药量进一步提高,由3414%升至3717%,但包封率有所降低,由8919%降至8015%.综合考虑PT X 的载药量、包封率及PTX 原料药昂贵的价格,PTX 投量为10mg,即OCC 与PTX 最佳投料质量比为17∶10.在OCC 和PTX 投料比(质量比17∶10)恒定的情况下,进一步考察了OCC 载体浓度对载药效果的影响,结果如表3所示.随着两者浓度的提高,包封率和载药量均有所降低,包封率分别由8919%和3414%降至7815%和3115%,说明过高的载体浓度反而不利于药物的载入.因此,OCC 和PT X 投料量分别为17和10mg 时,OCC 增溶效果最佳,对PT X 显示了优越的增溶能力,载药量高达3416%,包封率为8919%,远远高于国内外报道的最高水平(约20%).胶束溶液中PTX 的质量浓度达到310mg/mL,比其在水中的溶解度(<6μg/mL )提高约500倍.Table 3　Effect of the concen tra ti on of the poly m er on the en trap m en t eff i c i ency and drug load i n g(feed ma ss ra ti o of poly m er to paclit axel wa s f i xed to 17∶10)Feed mass of OCC /mgFeed mass of PTX /mg Encap sulati on efficiency (%)D rug l oading (%)171089193414201285153313231478153115 综上所述,所制备的N 2辛基2O,N 2羧甲基壳聚糖,在壳聚糖6位羟基和少量2位氨基上引入了羧8991高等学校化学学报 Vol .28　甲基,在2位氨基上引入了辛基.其物性分析显示壳聚糖经改性后,分子间/内氢键作用减弱.OCC 在常用的有机溶剂中皆不能溶解,但在水中能够形成具有淡蓝色乳光的纳米胶束溶液,对紫杉醇具有优越的增溶能力,是潜在的优良难溶性药物的增溶载体材料.参　考　文　献[1]　A liabadi H.M.,B r ocks D.R.,Lavasanifar A..B i omaterials[J ],2005,26(35):7251—7259[2]　Nakanishi T .,Fukushi m a S .,Okamot o K .,et al ..J.Contr ol .Release[J ],2001,74(1—3):295—302[3]　Lee E .S .,Na K .,Bae Y .H..J.Contr ol .Release[J ],2005,103(2):405—418[4]　Greish K .,Sa wa T .,Fang J.,et al ..J.Contr ol .Release[J ],2004,97(2):219—230[5]　N I U W en 2Q iang (牛文强),F U Guo 2Q i (傅国旗),WU Jun 2L i (吴俊丽),et al ..Che m.J.Chinese Universities (高等学校化学学报)[J ],2005,26(7):1369—1371[6]　XU J ian 2Ping (徐建平),CHEN W ei 2Dong (陈伟东),J IJ ian (计剑),et al ..Che m.J.Chinese Universities (高等学校化学学报)[J ],2007,28(2):394—396[7]　Zhang Z .,Feng S .S ..B i omaterials[J ],2006,27(2):262—270[8]　WANG Ying (王莹),WANG Chang 2M ing (王长明),Y ANG Bai (杨柏).Che m.J.Chinese Universities (高等学校化学学报)[J ],2006,27(4):758—760[9]　ZHANG Guo 2L in (张国林),MA J ian 2B iao (马建标),WANG Yi 2Nong (王亦农).Che 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aceutics,China Phar m aceutical U niversity,N anjing 210009,China )Abstract Novel chit osan derivative with l ong alky gr oup s as the hydr ophobic moieties and carboxy methyl gr oup s as the hydr ophilic moieties was synthesized .The che m ical structure of N 2octyl 2O,N 2carboxy methyl chi 2t osan (OCC )was characterized via FTI R,1H NMR and ele mental analysis .The physical p r operties were ana 2lyzed with wide angle X 2ray diffracti on (WAXD )and differential scanning cal ori m etry (DSC ).The s olubilities in s ome s olvents were investigated and s olubilizati on abilities of OCC f or water 2ins oluble drugs were evaluated .The results sho w that the degree of substituti on of carboxy methyl gr oup s and octyl gr oup s are deter m ined t o be 11519%and 5810%,res pectively .OCC are ins oluble in organic s olvents while show a much better s olubility in water and for med opalescence s oluti ons,which increased the s olubility of paclitaxel up t o 500f olds in wa 2ter .The drug l oading and drug encap sulati on efficiency of OCC are 3416%and 8919%,res pectively .It was concluded that the p resent OCC could be potentially useful as the novel delivery carrier materials f or ins oluble drugs .Keywords Chit osan;Poly meric m icelle;Synthesis;Paclitaxel;Solubilizing ability(Ed .:W ,Z )9991　No .10　霍美蓉等:新型两亲性壳聚糖衍生物的合成、表征及对难溶性药物的增溶性。

一种pH响应性两亲性共聚物及其制备方法[发明专利]

专利名称：一种pH响应性两亲性共聚物及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：吴志民,谭星,胡嘉怡,滕文琪,范金龄
申请号：CN202011495750.2
申请日：20201217
公开号：CN112625174A
公开日：
20210409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种pH响应性两亲性共聚物，结构式为：其中，x为20‑50，y为50‑80。

制备方法：(1)将甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、RAFT试剂和引发剂加入溶剂中，升温搅拌反应，沉淀出反应物，真空干燥，得到两亲性共聚物；(2)溶于二氯甲烷中，冷却后加入三氟乙酸，继续搅拌后移至室温反应，除去二氯甲烷后沉淀出反应物，然后真空干燥，即得。

将本发明共聚物和胰岛素药物在溶液中溶解、透析制得的纳米胶束具有较好pH敏感性和较低临界胶束浓度，可用于多肽或蛋白类药物口服治疗应用的药物传输体系。

申请人：湘潭大学
地址：411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号
国籍：CN
代理机构：北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：赵徐平
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两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象

Vol .29高等学校化学学报No .22008年2月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 419～424两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象王　征,涂春玲(天津大学药物科学与技术学院,天津300072)摘要　以壳聚糖为主链,聚乙二醇单甲醚为亲水性链段,癸二酸为疏水链段,合成了一系列两亲性壳聚糖衍生物.通过FTI R,1H NMR 和X 射线粉末衍射等手段对壳聚糖衍生物进行了结构表征,由元素分析方法计算出衍生物的取代度.采用直接溶解法制备了壳聚糖衍生物的空白胶束,通过透射电子显微镜(TE M )观察了胶束的形态.由动态光散射(DLS )测定了胶束的粒径及分布,并以芘为分子探针,通过荧光光谱法测定了壳聚糖衍生物的临界聚集浓度(CAC ).研究结果表明,壳聚糖主链上疏水链段的取代度越大,其衍生物的临界聚集浓度越低,相同浓度下的胶束的粒径也越小.关键词　两亲性壳聚糖衍生物;胶束;自聚集;临界聚集浓度(CAC )中图分类号　O631 文献标识码　A 文章编号　025120790(2008)022*******收稿日期:2007207216.基金项目:国家自然科学基金(批准号:20674055)和天津市自然科学基金(批准号:05YFJ MJC11200)资助.联系人简介:王　征,女,博士,副教授,主要从事药物缓控释材料的研究.E 2mail:wangz1966@yahoo .com聚合物胶束是一种新型的给药系统,由两亲性聚合物组成,在水性环境中其疏水基团凝聚成内核并被由亲水性链段构成的栅栏包围[1].聚合物胶束具有很窄的粒径分布及独特的核2壳结构,这类胶束容易包封疏水性药物,体内分布独特,能增加药物对肿瘤组织血管壁的渗透[2],实现被动靶向释放(即EPR 效应).在药物控释体系中,聚合物胶束作为广泛的药用高分子载体,可增加药物的溶解度、代谢稳定性和循环时间,还能提高转基因表达的水平和持续时间[3,4].近年来,为了提高药物和基因的运送效率及减少毒副作用,具有靶向性和环境刺激敏感性的智能型胶束不断被开发出来.壳聚糖是一种生物相容性良好的可降解碱性多糖,具有一定的药理活性[5].壳聚糖主链上具有—OH 和—NH 2反应基团,是制备接枝聚合物的优良材料,Lee 等[6]发现壳聚糖的疏水改性衍生物具有自聚集现象,这意味着如果在壳聚糖的主链上引入合适的疏水链段,壳聚糖有望成为难溶性药物的载体,以胶束的形态给药.聚乙二醇(PEG )具有生物相容性好、低毒及非免疫原性等优异性能,在体循环中能防止与血液接触时血小板在材料表面的沉积,逃避网状内皮系统的捕捉,因此能够有效地延长被修饰物在体内的半衰期,提高药物的传递效果[7].本文设计以壳聚糖为主链,聚乙二醇单甲醚为亲水性链段,癸二酸为疏水链段对壳聚糖进行改性,合成了一系列两亲性聚合物,并用此聚合物制备胶束,探讨疏水链段及亲水链段对临界聚集浓度和胶束粒径的影响,以期筛选出适合作为难溶性抗肿瘤药物的注射给药载体,由于壳聚糖的氨基具有pH 敏感性,肿瘤组织的pH 值比正常组织要低,当含药胶束进入肿瘤组织后,壳聚糖链段溶胀,使药物释放出来,达到被动靶向与控制释放的双重目的.1　实验部分1.1　试剂与仪器聚乙二醇单甲醚(mPEG ),分析纯,M n =2000,Fluka 公司;壳聚糖(CS ),食品级,脱乙酰度为8016%,黏均分子量为48000,浙江金壳生物化学有限公司;癸二酸(S A ),分析纯,天津市江天化工技术有限公司;12(32二甲胺基丙基)232乙基碳二亚胺盐酸盐(E DC ・HCl ),分析纯,上海延长生化科技发展有限公司;芘,分析纯,天津阳光允能生物技术开发有限公司;EC 型透析袋(截留分子量为14000),上海绿鸟科技发展有限公司.B I O2RAD3000型(美国)红外光谱仪(K B r压片);Varian I N OVA NMR型核磁共振波谱仪(500MHz,美国);Vani o2EL元素分析仪;X′Pert Pr o X射线衍射仪(荷兰帕纳科公司),X2光管管压为45kV,管流为30mA,记录衍射角(2θ)10°～80°范围内的衍射光谱;970CRT型荧光分光光度计;B I2200S M广角激发光光散射仪,检测器与入射光的夹角为90°.1.2　壳聚糖衍生物的合成与表征参照文献[8]方法合成N2癸二酰基壳聚糖.将一定量的壳聚糖在40mL体积分数为1%的乙酸中充分溶解,用60mL甲醇稀释.将不同量的癸二酸(癸二酸与壳聚糖残基的摩尔比分别为012∶1,013∶1,015∶1)溶解于甲醇,将其滴加到壳聚糖溶液中后,加入EDC・HCl(EDC・HCl与癸二酸的摩尔比为2∶1),室温下磁力搅拌12h,再加入等摩尔的E DC・HCl,继续反应12h后,减压旋转蒸发除去甲醇,将剩余物用水溶解,用0105mol/L Na OH溶液透析12h后,用蒸馏水透析5d,将透析袋里的液体用0145μm微孔滤膜过滤,将滤液冷冻干燥,得到N2癸二酰基壳聚糖.参考Harris[9]提出的方法进行mPEG的醛化.将10g mPEG加入到30mL DMS O中,抽真空,充氮气,用注射器加入511mL乙酸酐,室温下磁力搅拌反应24h.反应结束后将混合液滴入到400mL冷的无水乙醚中沉淀,将沉淀减压过滤,然后用无水乙醚洗涤沉淀3次,所得产物为mPEG2CHO,于30℃真空干燥24h,收率为90119%.采用羟胺法测定产物的醛化度为60114%.参照文献[10]方法合成N2mPEG化壳聚糖.称取017728g壳聚糖,在40mL体积分数为2%的乙酸与甲醇的混合溶液(体积比为1∶1)中充分溶解,将一定量的mPEGG2CHOCHO(壳聚糖残基与mPEG2 CHO摩尔比分别为9∶1,6∶1,415∶1,4∶1,3∶1,2125∶1)溶于甲醇中后,将其滴加到壳聚糖的乙酸/甲醇溶液中,在氮气保护下于室温磁力搅拌24h,用1mol/L Na OH溶液调pH值至615,继续搅拌1h后滴加K BH4的甲醇悬浮液(K BH4与mPEG2CHO的摩尔比为5∶1),磁力搅拌24h,减压旋蒸除去甲醇,将剩余物用蒸馏水溶解后透析7d,每12h换1次水,将透析袋中的液体以10000r/m in的速度离心30m in,将上清液和沉淀分别冷冻干燥,由上清液干燥得到的产品即为N2mPEG化壳聚糖.将N2mPEG化壳聚糖溶解于甲醇与水的混合溶剂中,加入不同摩尔比的癸二酸,待其充分溶解后,加入催化剂E DC・HCl(EDC・HCl与癸二酸的摩尔比为2∶1),抽真空,充氮气,于室温磁力搅拌反应12h后补加等量的EDC・HCl,反应24h后旋转蒸发除去甲醇,剩余液体在0105mol/L Na OH溶液中透析12h,然后在蒸馏水中透析5d,将透析袋中的液体用0145μm微孔滤膜过滤,滤液经冷冻干燥,得到产物N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖.1.3　两亲性壳聚糖衍生物的自聚集行为1.3.1　溶解性实验　以H2O,CH2Cl2和CH3OH为溶剂测试N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖和N2癸二酰基壳聚糖的溶解性能,以10mg产物溶解于10mL溶剂中为可溶,否则为难溶.1.3.2　自聚集胶束形态　将5mg N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖溶解在5mL双蒸水中,超声10m in 后用0145μm微孔滤膜过滤,取滤液在碳膜铜网上滴样,用台灯照射干燥后,用JE OL100CX2Ⅱ型透射电子显微镜观察胶束形态.在另一个碳膜铜网上滴样,用台灯照射干燥后,用磷钨酸的乙醇溶液染色,自然干燥后,用Phili p s TECNA I G2F20场发射透射电子显微镜观察胶束形态.将5mg N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖溶解于1mL二氯甲烷中,超声下缓慢滴加到5mL双蒸水中,滴加完毕后于50℃加热30m in,除去二氯甲烷.用0145μm微孔滤膜过滤,取滤液在碳膜铜网上滴样,用台灯照射干燥后用JEOL100CX2Ⅱ型透射电子显微镜观察胶束形态.将5mg N2癸二酰基壳聚糖溶解在5mL双蒸水中,超声10m in后,用0145μm微孔滤膜过滤,取滤液2滴在碳膜铜网上制样,干燥后,用磷钨酸的乙醇溶液染色,自然干燥后,用JE OL100CX2Ⅱ型透射电子显微镜观察.1.3.3　临界聚集浓度的测定　以芘为分子探针,用970CRT型荧光分光光度计测定壳聚糖衍生物的临界聚集浓度(Critical aggregati on concentrati on,CAC).将310mg芘溶于50mL甲醇中备用,每次取100μL含芘的甲醇溶液于西林瓶中,自然挥干甲醇.按直接溶解法将衍生物配成3116×10-4～024高等学校化学学报 Vol.29　2mg/mL 9个不同的浓度样品,用刻度吸管取6mL 聚合物水溶液加入到准备好的含芘的西林瓶中,超声30m in,放置12h 后测定荧光光谱,计算CAC .2　结果与讨论2.1　N 2癸二酰基壳聚糖的表征壳聚糖和N 2癸二酰基壳聚糖的FTI R 谱图如图1所示.与壳聚糖的谱图相比,N 2癸二酰基壳聚糖F i g .1　FT I R spectra of ch itos an(a )and N 2acyl ch itos an(b,c )n (S A )∶n (CS ):b .0.2∶1;c .0.3∶1.的I R 谱图中在1650和1560c m -1处出现了明显的特征峰,分别对应酰胺的羰基伸缩振动的酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带,此处的峰强度主要受取代度的影响.在2850～2950c m -1之间的峰为脂肪酰基的—CH 2的伸缩振动带,其强度受取代度的影响.1710～1760c m -1之间没有出现吸收峰(酯羰基的特征吸收峰),因此可以证实壳聚糖与癸二酸反应时,形成的是酰胺键,而不是酯键.当改变癸二酸与壳聚糖的摩尔比时,N 2癸二酰基壳聚糖的取代度变化列于表1.由表1可以发现,N 2癸二酰基壳聚糖的取代度随着癸二酸与壳聚糖的摩尔比的增大而增大.Table 1　D S of N 2sebacoyl ch itos an der i va ti ves n (S A )/mmol n (CS )/mmol n (C )/n (N )DS (%)110551848150115561762919021557155481472.2　N 2m PEG 化N 2癸二酰基壳聚糖的表征N 2mPEG 化壳聚糖和N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖通过1H NMR 表征.N 2mPEG 化壳聚糖的1H NMR (D 2O ),δ216处的峰归属为—NHCH 2CH 2O —中与N 相邻的碳上的H;δ3126处的峰归属为N 2mPEG 化壳聚糖衍生物中的mPEG 的—OCH 3;δ3156～3161之间的峰归属于mPEG 的—CH 2O —中的H 、壳聚糖上的H 23,H 24,H 25与H 26.δ2110附近的峰归属于与酰胺键相连的甲基质子,由于此处有残留溶剂峰,所以化学位移的积分面积并不成比例.证明已将mPEG 成功地接枝到了壳聚糖的主链上.F i g .2　1H N M R spectru m of N 2m PEG substituted N 2sebacoyl ch itos anN 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖的1H NMR(CDCl 3)谱图如图2所示.δ1124的峰为癸二酸链段中亚甲基质子引起的;δ1161～1168处的峰为癸二酰基羰基的β位亚甲基氢的化学位移;δ1195为癸二酰基羰基的α位亚甲基氢的化学位移;δ3137处的峰归属于N 2mPEG 化壳聚糖衍生物中mPEG 的—OCH 3;δ3155～3177之间的峰归属于mPEG 的—CH 2O —中的H 及壳聚糖上的H 23,H 24,H 25与H 26;δ2110附近的峰归属于与酰胺键相连的甲基质子.N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖中癸二酰基的取代度通过1H NMR 谱图中癸二酰基重复单元—CH 2—的H 的积分面积与mPEG 中的—OCH 3的H 的积分面积计算.本文合成N 2mPEG 化N 2脂肪酰基壳聚糖时所用的N 2mPEG 化壳聚糖中mPEG 的DS 均为23156%.N 2mPEG 化N 2脂肪酰基壳聚糖中脂肪酰基的DS 列于表2.可以看出,当癸二酸与N 2mPEG 化壳聚糖的投料摩尔比从1∶013增大到1∶1时,124　No .2　王　征等:两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象癸二酸的取代度也呈现增大的趋势(从10196%到45127%).Table 2　D S of N 2m PEG substituted N 2sebacoyl ch itos an der i va ti vesn (N 2mPEG chit osan )/mmol n (S A )/mmol DS of mPEG (%)DS of acyl gr oup (%)0110110231564512701101052315638156011010323156101962.3　壳聚糖衍生物的X 射线衍射分析壳聚糖衍生物及其原料的X 射线衍射图如图3所示.图3谱线a,b,c,d 和e 分别为mPEG 、壳聚糖、N 2mPEG 化壳聚糖(DS =23156%)、N 2mPEG 化N 2癸二酰壳聚糖(mPEG 的DS =23156%,癸二酸F i g .3　X 2ray d i ffracti on pa ttern s a .mPEG;b .CS;c .N 2mPEG substituted CS;d .N 2mPEG substituted N 2sebacoyl CS;e .N 2sebacoyl CS .的DS =38156%)和N 2癸二酰基壳聚糖(DS =29190%)的X 射线衍射图.作为结晶性聚合物,mPEG 在22°和27°处有比较强的衍射峰,壳聚糖在12°和23°处有比较强的衍射峰,N 2mPEG 化壳聚糖在22°和27°处仍然出现了吸收峰,但是其强度明显变小,在12°的衍射峰消失,说明产物不是两者的物理混合物.与N 2mPEG 化壳聚糖相比,N 2mPEG 化N 2癸二酰壳聚糖在22°和27°的衍射峰的强度进一步减弱.由谱线e 可以看出,引入的癸二酰基破坏了壳聚糖原有的高度结晶性,壳聚糖的结晶峰变得很弱.2.4　壳聚糖衍生物的溶解性能不同取代度的壳聚糖衍生物的溶解性能测试结果见表3.壳聚糖具有高度的结晶性,难溶于水和常规有机溶剂,只能在某些酸中溶解(如HCl 、醋酸、丙烯酸等).当壳聚糖主链引入的mPEG 或者癸二酰基足以破坏壳聚糖本身的结晶性而疏水作用又不至于太强时,则所获得的衍生物在水中或者在有机溶剂中的溶解度会明显提高.N 2癸二酰基壳聚糖在水中的溶解性良好,难溶于有机溶剂(样品1和2),但当癸二酰基的取代度足够大时(如样品3的取代度为48147%),所得到的产物在二氯甲烷中具有良好的溶解性能,而N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖无论在水中还是在有机溶剂中都具有良好的溶解性能.结果表明,癸二酰基取代的壳聚糖衍生物具有良好的溶解性能,可以推测癸二酸取代时主要为单端基取代,而不是发生了交联反应,因为交联的壳聚糖衍生物不可能具有良好的溶解性能.Table 3　Solub ility of N 2m PEG substituted N 2sebacoyl ch itos an der i va ti ves3Samp leDS of mPEG (%)DS of acyl gr oup (%)H 2O CH 2Cl 2CH 3OH CS00---108150+–+2029190+-+3048147+++42315645127+++52315638156+++62315610196+++ 3+:Soluti on;-:no s oluti on .2.5　壳聚糖衍生物的胶束形态图4是壳聚糖衍生物胶束的TE M 照片.图4(A )是N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖直接溶解于双蒸水中制备出来的胶束的TE M 照片,可见球形粒子比较均匀.图4(B )是N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖先溶解于二氯甲烷,然后滴加到双蒸水中,并加热挥干二氯甲烷所制备胶束的TE M 照片.图4(B )中的粒子并不像图4(A )中粒子那样呈规则的球形,而是呈雪花一样的形状.D ing 等[11]认为这是胶束粒子之间的组合现象,虽然看起来像雪花,但实际上是由一个个球状或者柱状胶束组合而成的.图4(C )是N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖胶束用磷钨酸染色后的照片,由于场发射透射电镜观察224高等学校化学学报 Vol .29　效果更好,而且磷钨酸染色后照片的对比度增加,图片看起来更清晰.亲水性的物质能吸附磷钨酸而染色,测试用的铜网支架是镀疏水碳膜的,因此不能染色,胶束的外壳是亲水性的mPEG,能染上颜色,但图4(C )中整个胶束都被染上了颜色,这可能是由于本文制备的N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖的疏水链段癸二酸远远短于亲水链段mPEG,疏水内核很小,亲水链段太长造成的.F i g .4　TE M i m ages of ch itos an der i va ti ve m i celles(A )N 2mPEG substituted N 2sebacoyl CS m icelles p repared by diss olving in double 2distilled water;(B )N 2mPEG substituted N 2sebacoyl CS m icelles p repared by diss olving in CH 2Cl 2firstly and then dr opp ing in double 2distilled water;(C )N 2mPEG substitu 2ted N 2sebacoyl CS m icelles dyed with phos photungstic acid;(D )N 2sebacoyl CS m icelles dyed with phos photungstic acid .图4(D )是N 2癸二酰基壳聚糖用磷钨酸染色后的TE M 照片,图4(D )中球状的粒子中央并未染上颜色,这是疏水的内核,而外层则能看见一层黑晕,这是壳聚糖的亲水基团吸附磷钨酸造成的.通过TE M 照片可以发现,N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖与N 2癸二酰基壳聚糖均能在水中自聚集形成胶束,而且后者的疏水基团更加明显.2.6　临界聚集浓度(CAC)及自聚集形成的胶束粒径的测定以芘为分子探针通过荧光光谱法测定壳聚糖衍射物的CAC .芘的荧光发射光谱依次在373,379,384,390和410n m 附近出现五重发射峰,其中第一发射峰与第三发射峰的强度比(I 1/I 3)反映出溶剂的极性.I 1/I 3随着溶液极性的减小而下降.当两亲性分子浓度在CAC 以下时,随着浓度的增大,I 1/I 3比值基本不变,当达到CAC 之后,I 1/I 3比值会急剧减小,以两亲性分子的浓度的对数对I 1/I 3作图,得到两条斜率相差很大的直线,两条直线的交点为两亲性分子的CAC 的对数.荧光测定条件:λex =339nm ,λem =350～450n m ,激发狭缝宽度5nm ,发射狭缝宽度5nm ,样品池厚度为1c m.采用直接溶解法制备了壳聚糖衍生物的空白胶束,质量浓度均为1mg/mL.采用B I 2200S M 广角激发光光散射仪测定胶束粒径及其分布.不同取代度的壳聚糖衍生物的临界聚集浓度及自聚集形成胶束的平均粒径列于表4.Table 4　CAC and d i a m eters of the ch itos an der i va ti vesSa mp leDS of mPEG (%)DS of acyl gr oup (%)CAC /(mg ・mL -1)Mean diameter/nm 10815001086911420291900107671133048147010685510423156451270109311318523156381560112016319623156101960114018315 对于不同取代度的N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖和N 2癸二酰基壳聚糖,CAC 随着癸二酰基取代324　No .2　王　征等:两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象424高等学校化学学报 Vol.29　度的增大而减小.比较N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖与N2癸二酰基壳聚糖的CAC发现,后者明显小于前者,这是由于前者中亲水链段所占比例太大,而疏水链段所占比例太小所致.比较不同取代度的N2mPEG化N2脂肪酰基壳聚糖的胶束粒径发现,当疏水链段相同时,疏水链段的取代度越高,其CAC越小,胶束的粒径越小.这是因为疏水链段的取代度越高时,形成一个胶束所需要缔合的聚合物的分子束越少,因此形成的胶束的粒径也越小.对于N2脂肪酰基壳聚糖,胶束的粒径也是呈现随着疏水链段取代度的增大而减小的趋势.本文合成的N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖和N2癸二酰基壳聚糖两亲性的壳聚糖衍生物均能够在水中自聚集形成胶束,而且具有较小的胶束粒径和较低的临界胶束浓度,有望用作难溶性抗肿瘤药物的载体.参　考　文　献[1]　LU B in(陆彬).New Techniques and Ne w Dosage For m s of D rugs(药物新剂型与新技术)[M],Beijing:Peop le′s Health Press,2005:58—59[2]　Yoo H.S.,Park T.G..J.Contr olled Release[J],2001,70(1):63—70[3]　Jeong J.H.,Park T.G..J.Contr olled Release[J],2002,82(1):159—166[4]　W akebayashi D.,N ishiya ma N.,Ya masaki Y.,et al..J.Contr olled Release[J],2004,95(3):653—664[5]　Y ANG D ian2Er(杨典洱),L I N Xiao2Yi(林晓怡),WANG Yan2L i(王艳丽),et al..Che m.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J],2006,27(7)1277—1281[6]　Lee K.Y.,Jo W.H..Macr omolecules[J],1998,31:378—383[7]　Greenwald R. 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D.,et al..Adv.D rug Deliv.Rev.[J],2003,55(2):217—250[8]　Lee K.Y.,K won I.C.,Ki m Y.H.,et al..J.Contr olled Release[J],1998,51(2/3):213—220[9]　Harris J.M.,Struck E.C..Poly m.Sci.,Poly m.Chem.[J],1984,22:341—352[10]　Sugi m ot o M.,Mori m ot o M.,Sashi w a H.,et al..Carbohydrate Poly mers[J],1998,36:49—59[11]　D ing Jian2fu,L iu Guo2jun.Macr omolecules[J],1997,30:655—657Syn thesis of Am ph i ph ili c Ch itos an D er i va ti ves andThe i r Self2aggrega ti on Pheno m enonWANG Zheng3,T U Chun2L ing(D epart m ent of M edicam ent,School of Phar m aceutical Science and Technology,Tianjin U niversity,T ianjin300072,China)Abstract　A series of chit osan derivatives were synthesized via mPEG as hydr ophilic gr oup,sebacic acid as hydr ophobic gr oup s.Chit osan derivatives were characterized by FTI R,1H NMR and XRD.The degree of substituti on(DS)was calculated by ele mental analysis(E A).Chit osan derivatives were diss olved in double2distilled water t o f or m m icelles.The mor phol ogy of poly mer m icelles was measured by trans m issi on electr on m icr oscopy(TE M),and the size and distributi on of poly merm icelleswas deter m ined by dyna m ic light scattering(DLS).The critical aggregati on concentrati on(CAC)was detected by a fluorescence technique using pyrene as a p r obe.It was f ound that the CAC was decreased by increasing the DS of acyl gr oup, mean while,the size of poly mer m icelles was decreased.Keywords　Amphi philic chit osan derivatives;M icelles;Self2aggregati on;Critical aggregati on concentrati on(Ed.:W,Z)。

季铵化两亲性壳聚糖衍生物的制备和表征

季铵化两亲性壳聚糖衍生物的制备和表征朱香利;丁德润;姚有红;张爱迪【摘要】以天然壳聚糖(CTS)为原料,在壳聚糖结构单元2位-NH2上引入亲水基团-CH2COOH,6位-CH2OH引入疏水基团-CH2CH2N(CH2CH3)2,合成新型季铵化两亲性壳聚糖衍生物.通过紫外可见光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和热失重(TG)法对其进行表征与分析.结果表明,所合成的产物为N-羧甲基-O-二乙胺基乙基-壳聚糖(DEAE-CMC).【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2011(025)001【总页数】4页(P71-74)【关键词】壳聚糖;二乙胺基乙基壳聚糖;季铵盐;两亲性【作者】朱香利;丁德润;姚有红;张爱迪【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】O631生物活性物质控制释放技术是将药物或其他生物活性物质和基材(通常为高分子材料)结合在一起,使药物通过扩散等方式在一定的时间内以某一速率释放到环境中的技术,其关键是载体高分子材料.作为载体材料,须保证生物活性物质的稳定,并确保按需释放;同时,具有良好的生物相容性以及机体舒适度[1-3].目前,两亲性高分子材料作为药物缓控释放载体研究较为广泛,其具有体内长循环及对病灶部位的靶向特性,是当前药物递送系统的研究热点.壳聚糖的葡糖单元中含有氨基、羟基等活性基团,具有良好的生物相容性和生物可降解性,但其水溶性较差,仅溶于少量稀酸(如盐酸、醋酸等),使壳聚糖在药物缓控释放领域的应用受到限制[4-5].本文合成季铵化两亲性壳聚糖配合物,对其进行表征,以期进一步研究壳聚糖衍生物的载药及药物释放性质.1 实验部分1.1 主要仪器与试剂Avatar 370型傅里叶红外光谱分析仪(美国THERMO NICOLET公司);RE52-99型旋转蒸发仪(巩义市予华仪器有限责任公司);UV-1601PC型紫外分光光度计(日本SHIMADZU公司);AVANCE400型核磁共振仪(瑞士BRUKER公司);TGL-16B飞鸽牌离心机(上海安亭科学仪器厂);STAPT-1000型热失重分析仪(德国LINSEIS公司). 壳聚糖(医用级,黏均相对分子质量为1.32×105,脱乙酰度90%),浙江金壳生物化学有限公司;二乙胺基氯乙烷盐酸盐(CP),上海南翔试剂有限公司;硼氢化钠(AR),MERCK-Schuchardt公司;乙醛酸(AR),上海晶纯试剂有限公司;其他试剂为分析纯.1.2 实验步骤1.2.1 季铵化两亲性壳聚糖衍生物的制备苯甲醛壳聚糖(B-CTS)的制备过程为希夫碱反应.Kim[6]对苯甲醛与壳聚糖反应后得到的乳白色液体,真空干燥,再冷冻干燥得到凝胶.此实验过程操作繁琐,且产物、产量很低.周景润等[7-8]则采用氢氧化钠溶液调节乳白色液体至洗出白色絮状沉淀,真空干燥得到B-CTS,此操作简单,且产物、产量较高.因此,综合Kim和周景润等制备B-CTS的方法,实验的具体流程:称取3.0 g壳聚糖溶于100 mL质量分数10%的醋酸溶液,加入少量乙醇搅拌混匀,缓慢滴加10 mL苯甲醛,室温下反应4 h得到乳白色液体.于上述溶液加入20 mL,5 mol/L氢氧化钠溶液,搅拌,产生白色絮状沉淀,抽滤,无水乙醇索氏提取24 h.固体40℃真空干燥,得暗灰色苯甲醛希夫碱壳聚糖(B-CTS)粉末.取3.0 g B-CTS在吡啶/氯仿混合液中57℃溶胀12 h,加入3.4 g二乙胺基乙基氯乙烷盐酸盐(DEAE·HCl),47℃反应24 h,抽滤,产物在盐酸/乙醇溶液悬浮搅拌24 h,用NaOH溶液调节pH值至近中性,抽滤,无水乙醇洗涤,40℃真空干燥得淡黄色O-二乙胺基乙基-壳聚糖(DEAECTS)粉末.将2.0 g DEAE-CTS溶于200 mL去离子水,加入0.85 g乙醛酸,并用盐酸调pH值到5左右,搅拌4 h;用NaOH溶液调pH值至近中性,加入0.45 g硼氢化钠,搅拌24 h.于上述溶液中加入无水乙醇沉降,静置12 h,抽滤得固体粉末,少量丙酮洗涤,40℃真空干燥得白色N-羧甲基-O-二乙胺基乙基-壳聚糖(DEAE-CMC)粉末.DEAE-CMC的分子结构单元如图1所示.图1 DEAE-CMC的分子式Fig.1 Molecular structure of DEAE-CMC1.2.2 UV光谱分析分别取CTS,DEAE-CTS和DEAE-CMC各50 mg,用0.1 mol/L盐酸溶解,定容至100 mL,在200～600 nm范围测其UV吸收曲线.1.2.3 红外光谱分析分别取一定量干燥CTS,DEAE-CTS和DEAE-CMC,在 500～4000 cm-1范围内测其红外光谱,判断试样中存在的特征官能团.1.2.4 核磁共振氢谱分析取微量CTS,DEAE-CTS和DEAE-CMC,加入适量D2O振摇至完全溶解,测核磁共振氢谱.1.2.5 热稳定性分析精确称取DEAE-CTS,CTS和DEAECMC各 20 mg,在氮气气氛中气体流量为50 mL/min,升温速度为10℃/min.2 结果与讨论2.1 UV光谱图2为壳聚糖及其衍生物的UV光谱图.由图可知:图中(a)CTS仅在201.5 nm左右有一个峰形较窄的强吸收峰;图中(b)DEAE-CTS的最大吸收峰波长较CTS向长波方向有微小移动,对应226.5 nm波长的特征吸收峰是DEAE-CTS产物所特有的,由此可认为形成了共轭体系;图中(c)DEAE-CMC在226.5 nm特征吸收峰与DEAE-CTS 的特征峰一致,但由于DEAE-CMC结构单元C6位引入羧甲基,且羧甲基的特征吸收峰波长为206 nm[9],与CTS最大吸收峰接近,导致DEAE-CMC在203 nm的特征峰吸收强度较CTS和DEAE-CTS有所增强.图2 壳聚糖及其衍生物UV光谱图Fig.2 UV spectra of CTS,DEAE-CTS and DEAE-CM2.2 IR光谱图3为壳聚糖及其衍生物IR光谱图.图中(a)CTS位于3200～3400 cm-1处,宽且强的吸收峰为N-H和O-H的伸缩振动叠加峰,是CTS分子中-OH之间,以及-OH 与-NH2之间的氢键缔合所致,2880 cm-1附近为壳聚糖残基上甲基和次甲基的C-H伸缩振动吸收峰;图中(b)DEAE-CTS的1633.75 cm-1,1418.98 cm-1和1379.72 cm-1附近分别为伯胺和叔胺特征吸收峰,-CH2-面内弯曲振动吸收峰,以及C-N特征吸收峰,并且2850～2900 cm-1亚甲基的 C-H伸缩振动吸收峰明显增强,表明在壳聚糖的C6位引入了-CH2CH2N(CH2CH3)2;图中(c)DEAECMC伯胺N-H面内弯曲振动在1592.76 cm-1处强吸收峰大大减弱,说明制备的产品中在N位发生了羧甲基取代反应,1646.31 cm-1处出现的吸收峰是由羧基中C=O的伸缩振动引起,且在1152.15 cm-1处出现了吸收峰,是羧甲基中C-O伸缩振动和-OH 面内弯曲振动耦合而产生的,说明C2位氨基上引入了-CH2COOH.2.3 核磁共振氢谱图3 壳聚糖及其衍生物IR光谱图Fig.3 IR spectra of CTS,DEAE-CTS and DEAE-CMC图4 壳聚糖及其衍生物核磁共振氢谱图Fig.4 1HNMR spectrum of CTS,DEAE-CTS and DEAE-CMC图4为壳聚糖及其衍生物的核磁共振氢谱(1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,1HNMR)图.各类质子的化学位移归属列于表1.图4(a)CTS的H1,H2化学位移为4.63,3.12;H3,H4,H5,H6的化学位移为3.68～3.49;-CH2OH质子的化学位移为5.25;-OH的化学位移为3.56;-NH2的化学位移为3.66,与文献[10]报道一致. 相对于CTS,图4(b)DEAE-CTS的H1化学位移为4.69,H2的化学位移为3.20,与CTS大致相同.另外,-CH2OH化学位移消失,并且在3.61和3.54处出现两个较矮的单峰,推测为C6位引入了-CH2CH2N(CH2CH3)2官能团.表1 壳聚糖及其衍生物核磁共振氢谱结果Table 1 1HNMR results ofCTS,DEAE-CTS and DEAE-CMC图4中CTS,DEAE-CTS和DEAE-CMC的H1,H2的化学位移大致相同,均在4.60和3.10附近,图中(c)DEAE-CMC在3.43和3.49附近也出现了两个矮的宽峰,相对于DEAE-CTS发生了略微漂移,在3.73处出现了较强的-OH吸收峰,推测壳聚糖结构单元上引入了-CH2 COOH官能团.2.4 稳定性分析图5表明:图中(a)CTS的热分解过程表现为3个阶段.CTS发生降解的第一阶段起始于33.5℃附近,失重约7.5%,这是失去吸附水所造成的;于250～350℃出现明显的失重现象,此阶段失重率约为40%,这是CTS发生熔化并伴随糖苷键断裂,主链降解的结果,此后,又发生了较弱的失重现象;600℃以后,失重趋于平衡,600℃时失重率为80%.图5 壳聚糖及其衍生物在氮气中的TG图Fig.5 TG diagrams of CTS and its derivatives in nitrogen图中(b)DEAE-CTS在225～275℃出现明显的失重现象.在250℃失重率为23%,300℃后变化趋于缓和,650℃后失重率约为 100%.与CTS相比较,DEAE-CTS 明显失重温度向前移动25 K,并且失重区间缩短至50 K,说明DEAECTS热稳定性比CTS的差.图中(c)DEAE-CMC降解温度较CTS相比提高到100℃,并且在200～350℃出现明显失重段.250℃失重率为22.1%,600℃时失重率为83.4%,并趋于稳定.DEAE-CMC失重温度较CTS前移了25 K,且失重区间延长.第二阶段的失重率和降解程度大于同阶段的CTS,350℃后,失重变化趋于缓和,说明DEAE-CMC的热稳定性比CTS和DEAE-CTS好.3 结语以CTS作为基材,成功制备了季铵盐两亲性壳聚糖衍生物(DEAE-CMC).通过紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振氢谱、热稳定分析对DEAE-CMC进行表征,并用 TG 对其物理性质进行了分析,得到DEAE-CMC的热稳定性高于CTS.有关该类化合物的载药性质和药物释放性能正在进一步研究中.参考文献:[1] Mourya V K,Inamdar N N.Chitosan-modifications and applications:opportunities galore[J].Reactive and Functional Polymers,2008,68(6):1013-1051.[2] Jayakumar R,Prabaharan M,Reis R L,et al.Graft copolymerized chitosan:present status and applications[J].CarbohydratePolymers,2005,62(2):142-158.[3] Fakhry A,Schneider G B,Zaharias R,et al.Chitosan supports the initial attachment and spreading of osteoblasts preferentially over fibroblasts[J].Biomaterials,2004,25(11):2075-2079.[4] 张爱迪,丁德润.壳聚糖基生物医药材料的应用进展[J].上海工程技术大学学报,2009,23(1):63-67.[5] Säkkinen M,Marvola J,Kanerva H,et al.Gamma scint igraphic evaluation of the fate of microcrystalline chitosan granules in humanstomach[J].European Journal Pharmaceutics and Biopharmaceutics,2004,57(1):133-143.[6] Kim J H,Lee Y M.Synthesis and properties of diethylaminoethyl chitosan[J].Polymer,1993,34(9):1952-1957.[7] 周景润,辛梅华,李明春,等.O-季铵盐-N,N双长链烷基壳聚糖的制备及其性能[J].化工进展,2008,27(10):1654-1658.[8] 王征,涂春玲.两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象[J].高等学校化学学报,2008,29(2):419-424.[9] 宾月珍,陈茹,吕鹏举,等.壳聚糖衍生物的合成及其与聚丙烯腈复合膜的研究[J].西安工程大学学报,2009,23(2):547-555.[10] 张爱迪,丁德润,陈燕青.La(Ⅲ)、Sm(Ⅲ)与低分子量壳聚糖配合物合成及性质[J].中国稀土学报,2009,27(5):592-596.。

基于壳聚糖的ph响应双重药物释放系统研究

∗ ２０１５￣０５￣２８收稿ꎬ２０１５￣０８￣２４修稿ꎻ 国家自然科学基金( 基金号５１４０３１３６ꎬ ５１４２１０６１ꎬ Ｊ１１０３３１５) 资助项目.
∗∗通讯联系人ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｙｚｗａｎｇ＠ｓｃｕ. ｅｄｕ. ｃｎ
ｄｏｉ:１０１１７７７ / ｊ. ｉｓｓｎ１０００￣３３０４２０１５. １５１２７
机理保持不变ꎬ而ＤＯＸ的释放则转变为聚合物松弛机理ꎻ第二阶段则两者均符合Ｆｉｃｋ扩散机理.
关键词壳聚糖￣阿霉素前药ꎬ 喜树碱ꎬ ｐＨ响应ꎬ 双药共传递
近年来ꎬ将纳米颗粒作为疏水抗癌药物载体
到细胞内抑制肿瘤生长.
的研究成为了国内外关注的焦点
. 尽管载药
系统能够大幅度提高药物的生物利用度ꎬ但是药
ＣＰＴｃｏｎｔｅｎｔ ( ％ )
ＤＬＥ ( ％ )
ＤＬＣ ( ％ )
１０
８０７
８１
５
１５
２０
２５
９２８
５６７
５２２
４２１
４６
８５
１０４
１０５
２３载药纳米颗粒的粒径和形貌分析
利用ＤＬＳ测定了Ｃｈｉｔｏｓａｎ￣ｈｚ￣ＤＯＸ前药负载
ＣＰＴ前后的粒径变化ꎬ结果如图１所示.
荡ꎬ按设定时间间隔取上述ＰＢＳ缓冲液４ｍＬꎬ再
补充４ｍＬ相对应ｐＨ值的ＰＢＳ缓冲液. 根据紫外
分光光度计在５８０ｎｍ和３６７ｎｍ处测定取出ＰＢＳ
缓冲液样品的吸光度ꎬ按公式(３) 计算其药物累
积释放率.
Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｌｅａｓｅ ( ％ ) ＝
１２载药纳米颗粒的制备
１４７１

叶酸修饰pH响应壳聚糖衍生物胶束的制备及性能表征

叶酸修饰pH响应壳聚糖衍生物胶束的制备及性能表征樊蓉蓉;郗悦玮;王洁欣;乐园【摘要】制备了叶酸(FA)、胆固醇琥珀酸单酯(CHS)共修饰的羟丙基壳聚糖衍生物(CHS-HPCHS-FA),该衍生物在水中能够自组装形成粒径为200～400nm的胶束.研究了疏水片段CHS的取代度对胶束的临界胶束浓度、粒径、载药及释药性能的影响,分析了胶束pH响应控释药物的机理,结果表明,疏水片段取代度高的产物,其临界胶束浓度较低,形成的胶束粒径较小,载药效率较高.体外溶出结果显示,载药胶束在pH5.5条件下释药速率明显比pH7.4条件下更快,体现了pH响应控释药物的效果.体外细胞毒性实验结果表明,胶束的生物相容性较好,且叶酸修饰的载药胶束可增强肿瘤细胞的摄取,细胞毒性明显增大.%N-(2-hydroxypropyl) derivative of folate (FA) and cholesteryl hemisuccinate (CHS) conjugated chitosan (CHS-HPCHS-FA) have been synthesized.CHS-HPCHS-FA can self-assemble to form 200-400 nm micelles in aqueous media.The effects of the degree of substitution (DS) of CHS on the critical micelle concentration (CMC),particle size,drug loading capacity and drug release behaviour were studied.The mechanism of pH-responsive controlled drug release was investigated.The results indicated that CHS-HPCHS-FA micelles with a higher DS of CHS groups showed lower CMC values,smaller size and higher drug loading capacity.The in vitro release studies indicated that pH sensitivity enabled rapid drug release at pH 5.5.Furthermore,the micelles are biocompatible and interact well with cells in vitro.Folate-conjugated micelles could thus enhance drug uptake by tumor cells and lead to increased cytotoxicity.【期刊名称】《北京化工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】7页(P26-32)【关键词】羟丙基壳聚糖;胆固醇琥珀酸单酯;聚合物胶束;pH响应;叶酸靶向【作者】樊蓉蓉;郗悦玮;王洁欣;乐园【作者单位】北京化工大学化学工程学院有机无机复合材料国家重点实验室,北京100029;北京化工大学化学工程学院有机无机复合材料国家重点实验室,北京100029;北京化工大学化学工程学院有机无机复合材料国家重点实验室,北京100029;北京化工大学化学工程学院有机无机复合材料国家重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】O636.1引言近年来，聚合物纳米胶束由于具有生物相容性好、可提高药物表观水溶性、减少网状内皮系统(RES)对药物的吞噬、延长体内循环周期、增加药物在肿瘤组织处的定位积累等优点，成为一类极具应用前景的抗癌药物载体[1-2]。

综述-pH敏感双亲性聚合物

综述-pH敏感双亲性聚合物pH敏感双亲性聚合物的研究进展pH敏感双亲性聚合物的研究进展摘要：pH敏感双亲性聚合物由于具有多种潜在的用途而引起广泛关注。

本文综述了pH敏感双亲性聚合物的概念，组成，分类，合成方法以及在药物输送中的应用，并对其发展趋势进行了展望。

pH敏感性聚合物是其溶液相态能随环境pH、离子强度变化的聚合物。

已有理论研究结果表明，聚合物分子内及分子间交联作用力可以分为以下几种:氢键、范德华力、静电作用和疏水作用力[1]。

在pH响应体系中四种作用力共同起作用引发pH敏感性，其中离子间作用力起主要作用，其它三种作用力起到相互影响、相互制约的作用。

一般来说，具有pH响应性的高分子中含有弱酸性(弱碱性)基团，随着介质pH值、离子强度改变，这些基团发生电离，造成聚合物内外离子浓度改变，并导致大分子链段间氢键的解离，引起体相分子构型或溶解度的改变。

1.1包含有可离子化的弱酸、弱碱基团的聚合物和聚电解质化合物羧基是典型的弱有机酸聚合物取代基。

这一类可在较低pH下接受质子并在中性和较高pH下放出质子，如聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸（PMAA）。

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进行了表征，证实疏水基团和亲水基团成功引入壳聚糖．芘荧光探针法测定产物临界胶束质量浓
度（ＣＭＣ）为０．０７２ｍｇ／ｍＬ．双亲修饰的壳聚糖可在水中形成胶柬且具有ｐＨ敏感性．紫外透光率
和粒径联合评价其ｐＨ响应范围为４．５—５．５．
ＴｈｅｒｍｏＮｉｃｏｌｅｔ３８０傅里叶红外变换光谱仪，美
国ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＮｉｃｏｌｅ公司；日立Ｆ一７０００荧光分光光度计，美国ＶＡＲＩＡＮ公司；紫外分光光度计，美
关
键
词：壳聚糖；两亲性；ｐＨ响应；胶束
中图分类号：０６３６．１
文献标志码：Ａ文章编号：２０９５．７１９Ｘ（２０１４）０３．０１９０．０４
壳聚糖作为一种天然聚合物，具有生物相容性、
天津城建大学学报第２０卷第３期２０１４年８月
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＣｈｅｎ￣ｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏ１．２０Ｎｏ．３Ａｕｇ．２０１４
１．２实验方法１．２．１Ｎ一辛基壳聚糖制备
ＣＳ（壳聚糖＜５ｋＤａ，４．０ｇ）在三口瓶中溶于无水
收稿日期：２０１４．０３ — ０７；修订日期：２０１４０３ — １８基金项目：国家自然科学基金（５１１７８２８９）；教育部科学技术研究重点项目（２１１００５）
反应２４ｈ，用１ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ调反应液ｐＨ至中性，
１６５２．３１ｃｍ处吸收峰相比于壳聚糖峰减小，表明消
生物可降解性、低免疫原性和低生物活性等良好的生物学性质ｌ１．文献报道，两亲性壳聚糖衍生物形成的胶束可成功对疏水性药物进行增溶．为了提高药物治疗的有效应和安全性，提高药物的生物利用度，降低对人体正常组织的损伤，“ 智能型” 聚合物胶束引起了科研人员的广泛兴趣．大多数实体瘤的ｐＨ值（ｐＨ＜６．５）都低于周围正常组织（ｐＨ＝７．５），利用这种变化可设计ｐＨ敏感的释药系统．此外，肿瘤细胞内涵体和溶酶体的ｐＨ值（ｐＨ＝５．０～６．０）要明显低于细胞外ｐＨ值，当胶束进人细胞后响应其ｐＨ环境的变化，从而使释药增加实现亚细胞器的靶向释药［３－５］．向聚合物中引入ｐＨ敏感基团，通过在不同ｐＨ介质中胶束结构的改变致使胶束亲水性被破坏而释放药物［６】．据文献报道［，质子化
ｐＨ响应两亲性壳聚糖衍生物的合成与表征
于妙卓，费学宁ｂ，张宝莲，李旭坤，茈梦雨
（天津城建大学ａ．材料科学与工程学院；ｂ．理学院，天津３００３８４）
摘要：以天然可生物降解高分子壳聚糖为原料，通过在壳聚糖氨基上引入辛基作为疏水基，在羟基上引入琥珀酸酐作为亲水基，形成具有两亲性的壳聚糖．通过红外、紫外和差热法对最终产物
性条件下溶于水．
下用琥珀酸酐改性，合成了两亲性壳聚糖衍生物．研究了此聚合物在水中自聚集现象和在不同ｐＨ介质中
的行为变化．
１实验部分
１．１试剂与仪器壳聚糖（分子量＜５０００，脱乙酰度＞８５％），济
国ＴＡ公司；ＺＳ９０ＺＥＴＡ纳米粒径电位分析仪，英国Ｍａｌｖｅｍ公司；Ｑ２０差示扫描量热仪，美国ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ
公司．
本文以低分子量壳聚糖为主链，与辛醛通过还原席夫碱的方法引入了疏水长链烷基，并在酸性条件
作者简介：于妙卓（１９８９一），女，内蒙古通辽人，天津城建大学硕士生．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天津城建大学学报于妙卓等：ｐＨ响应两亲性壳聚糖衍生物的合成与表征
・１９１・
甲醇（１２０ｍＬ），置于３０℃水浴中不断机械搅拌，向体系缓慢滴加辛醛（１１．３ｍＬ），滴加完毕后保温反应３６ｈ．向体系分ｌ０批次加入ＮａＢＨ４（３ｇ），室温还原
的聚合物即带胺基、吡啶或者咪唑基等碱性基团的弱碱性聚合物或带羧酸基团的弱酸性聚合物，当ｐＨ值发生改变时，这类聚合物的离子化状态也发生改变，导致它们在水中的溶解性发生变化．其中带羧基的弱酸Ｉ生聚合物在酸条件下质子化后不溶于水，而在碱
南海得贝海洋生物有限公司；辛醛（纯度 ≥９９．Ｏ％），
硼氢化钠（纯度 ≥９８．０％），甲基磺酸，天津市光复精
细化工研究所；琥珀酸酐，天津市博迪化工有限公司；芘（９８％），阿法埃莎（天津）化学有限公司；其余试剂均为分析纯．