聚(N-异丙基丙烯酰胺-g-壳聚糖)微粒的制备及其药物缓释性

聚(N-异丙基丙烯酰胺-g-壳聚糖)微粒的制备及其药物缓释性刘维俊;范娉萍;胡晓珺;桂晖;郭强;董瑾;朱贤
【摘要】以三聚磷酸钠为离子交联剂制备壳聚糖颗粒(CS);以N,N1-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,由N-异丙基丙烯酰胺与CS接枝共聚合成了聚(N-异丙基丙烯酰胺-g-壳聚糖)微粒[P(NIPAM-g-CS)],其结构经IR和SEM表征.DSC测试结果显示,P(NIPAM-g-CS)具有温敏性,体积相转变温度33.51℃.P(NIPAM-g-CS)在中性条件下有良好的药物缓释性.
【期刊名称】《合成化学》
【年(卷),期】2008(016)005
【总页数】4页(P516-518,523)
【关键词】丙烯酰胺;壳聚糖;共聚;药物缓释
【作者】刘维俊;范娉萍;胡晓珺;桂晖;郭强;董瑾;朱贤
【作者单位】上海应用技术学院化工系,上海200235;上海应用技术学院化工系,上海200235;上海水产大学食品系,上海200090;上海应用技术学院化工系,上海200235;上海应用技术学院化工系,上海200235;上海水产大学食品系,上海200090;上海应用技术学院化工系,上海200235;上海应用技术学院化工系,上海200235;上海应用技术学院化工系,上海200235
【正文语种】中文
【中图分类】O631.3;O636
以三聚磷酸钠(TPP)为离子交联剂制备壳聚糖微粒(CS)作药物载体[2～7]，可以避免醛类物质对人体的危害。

Ko等[8]以TPP为离子交联剂制备了500 μm～710 μm,表面光滑的CS。

以非洛地平为模拟药物的缓释性研究表明，制备方法对非洛地平的释放有影响。

随CS分子量及浓度减小，释放速度加快;交联剂用量增加释放速度减慢。

Mi等[9]通过两步法制备了化学改性、交联的多孔CS，颗粒孔径可通过改变合成条件控制，并以吲哚美辛为模拟药物进行载药研究。

Win等[10]在pH 4.0条件下制得700 μm～1 000 μm,表面光滑、磷酸化的CS，并以布洛芬为模拟药物作载药研究。

聚N-异丙基丙烯酰胺[P(NIPAM)]是一种性能特异的刺激响应性高分子[11～14]，室温下溶液清澈，当被加热至温度高于其低临界溶液温度时，发生相分离，可用于药物控制释放[15]，生化分离[16]等。

如果温度敏感性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)能与CS接枝共聚，共聚物除具有CS的性质外无疑将拥有温敏性，可增大CS的适用范围。

本文以TPP为离子交联剂制备CS;以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,由NIPAM与CS接枝共聚合成了聚(N-异丙基丙烯酰胺-g-壳聚糖)微粒[P(NIPAM-g-CS)],其结构经IR和SEM表征。

1 实验部分
1．1 仪器与试剂
CARY 100 Bio UV-Visible型紫外光谱仪;Nicolet AVATAR 360 FT-IR型傅立叶转换红外光谱仪(KBr压片);DSC Q100型示差扫描量热仪(DSC,通氮速率20 mL·min-1，升温速率2 ℃·min-1);S-2150型扫描电子显微镜(SEM)。

壳聚糖，脱乙酰度>90%，粘均分子量9.5×105; TPP和吐温80,化学纯,乙酸，水杨酸和过硫酸铵，分析纯，国药集团试剂公司;NIPAM，日本东京化成株式会社；
MBA，日本Fluka公司。

1．2 合成
(1) CS的制备
在三口烧瓶中加入壳聚糖5.0 g, 1%乙酸溶液250 mL,适量吐温80，高速搅拌下
水浴加热至40 ℃反应10 min; 缓慢滴加5%TPP溶液100 mL,于40 ℃反应2 h。

离心分离，沉淀用去离子水洗至中性，室温下真空干燥得表面光滑的球形颗粒CS。

(2) P(NIPAM-g-CS)的制备
在反应瓶中加入CS 5.0 g和2%NIPAM溶液50 mL,浸泡过夜(充分溶胀),加入MBA 50 mg，通N2 30 min，搅拌下于75 ℃加入过硫酸铵 30 mg的水(1 mL)
溶液，反应4 h。

抽滤，滤饼用水洗至中性,于室温真空干燥，得表面有皱褶的球形颗粒P(NIPAM-g-CS); IR ν: 3 438, 1 644(C=O in CONH2), 1 533(N-H in CONH2), 1 384(CH3), 1 065(C-O) cm-1。

1．3 药物缓释性测定
(1) 标准曲线绘制
准确称取水杨酸50 mg置于100 mL容量瓶中，用乙醇-水溶液[V(乙
醇) ∶V(水)=1 ∶2]溶解并稀释至刻度，摇匀即得浓度为0.5 mg·mL-1的水杨酸标准溶液。

精密吸取水杨酸标准溶液1 mL～8 mL, 10 mL分别置于100 mL容量瓶中，用乙醇-水溶液定容至刻度，摇匀，以乙醇-水溶液溶液作空白，在296 nm波长处测其UV吸光度，得标准曲线，R2=0.999 8。

(2) 药物缓释性测定(以CS为例)
在烧杯中加入50 μg·mL-1水杨酸溶液250 mL, CS 1 g,浸泡24 h后测定上清液
的UV吸光度，由标准曲线得到水杨酸浓度，并计算出CS载药率。

分别于25 ℃, 40 ℃将载药CS置磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4, 250 mL)中，间隔一定时间取5 mL上清液测定其UV吸光度，同时补加5 mL缓冲液,根据不同时间溶液浓度，计算载药
CS释放率[17]。

2 结果与讨论
2．1 P(NIPAM-g-CS)的形貌特征
图 1 P(NIPAM-g-CS)的SEM照片Figure 1 SEM micrograph of P(NIPAM-g-CS)
P(NIPAM-g-CS)的SEM照片见图1。

从图1可以看出，P(NIPAM-g-CS)的平均
粒径约150 μm，粒径为200 μm左右的大颗粒和50 μm 左右的小颗粒较少，微粒呈较为完整的球形。

微粒表面有不规则皱褶，这与仅用TPP交联制备的微粒形
态[8]不同。

P(NIPAM)接枝在CS表面改变了CS的原有形态。

2．2 P(NIPAM-g-CS)的温敏性
P(NIPAM-g-CS)的DSC曲线如图2所示。

从图2可以发现，曲线只有一个吸热峰，表明微粒只发生一次体积相转变，相转变温度为33.51 ℃。

吸热峰较宽意味
着微粒去溶胀速率缓慢。

对吸热曲线分析计算，其相变焓为4.19 J·g-1。

Temperature/℃图 2 P(NIPAM-g-CS)的DSC曲线Figure 2 DSC curve of
P(NIPAM-g-CS)
2．3 P(NIPAM-g-CS)的药物缓释性
以水杨酸为模拟药物，按1.3(2)测得CS和P(NIPAM-g-CS)的载药率分别为42.0%和41.4%,其药物释放曲线见图3和图4。

从图3可以发现，CS在相同时间内、两种温度下的释放率相差不大，表明温度对其释放没有影响。

由图4发现，
P(NIPAM-g-CS)在40 ℃时，1 h释药率为15.7%，比25 ℃的18.1%低，之后的释药率差异明显，经8 h达到19.3%，为25 ℃释放率的67%，表明P(NIPAM-
g-CS)有明显的缓释性。

P(NIPAM-g-CS)是在CS表面接枝P(NIPAMP)形成的，40 ℃下P(NIPAM)收缩形成致密的外层，致使负载的药物向外扩散受到阻碍，释
放速度减慢。

起始时释放率相差不大是因为药物以吸附的方式负载，表面产生释放
所致，但P(NIPAM)的收缩还是导致高温时的释放率低于低温时。

Time/h图 3 CS的药物释放曲线Figure 3 Drug-releasing curves of CS
Time/h图 4 P(NIPAM-g-CS)的药物释放曲线Figure 4 Drug-releasing curves of P(NIPAM-g-CS)
3 结论
以三聚磷酸钠为离子交联剂制备CS;以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,由NIPAM与CS接枝共聚合成了P(NIPAM-g-CS),平均粒径约150 μm，呈较为完
整的球形，表面有不规则皱褶。

DSC测试结果显示，P(NIPAM-g-CS)具有温敏性，体积相转变温度33.51 ℃。

P(NIPAM-g-CS)在中性条件下表现出良好的药物缓释性。

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