壳聚糖药物缓释材料

壳聚糖（ 壳聚糖（Chitosan ） 作为药物缓释材料的相关介绍
华中科技大学生命学院 陈星陶 孙尧 魏鲁衡
•药物缓释载体在维持血药浓度水平，减少给药次数，降低药 药物缓释载体在维持血药浓度水平，减少给药次数， 药物缓释载体在维持血药浓度水平 物毒性，提高药物疗效等方面具有重要的作用。 物毒性，提高药物疗效等方面具有重要的作用。高分子药物缓 释载体有合成高分子(聚乳酸 聚己内酷、聚丙烯酸酷等)和天 聚乳酸、 释载体有合成高分子 聚乳酸、聚己内酷、聚丙烯酸酷等 和天 然高分子(明胶 纤维素、壳聚糖等)， 明胶、 然高分子 明胶、纤维素、壳聚糖等 ，合成高分子载体常常生 物相容性不好，有时还含有痕量引发剂等毒性杂质。 物相容性不好，有时还含有痕量引发剂等毒性杂质。天然高分 子没有上述缺点。 •壳聚糖是天然存在的唯一碱性多糖，是一种安全无毒的、可 壳聚糖是天然存在的唯一碱性多糖，是一种安全无毒的、 壳聚糖是天然存在的唯一碱性多糖 生物降解天然高分子，不但具有生物相容性，且具有抗菌、 生物降解天然高分子，不但具有生物相容性，且具有抗菌、止 抑制癌细胞转移等作用。 血、抑制癌细胞转移等作用。
药效研究
Thank U
CS/HA-G缓释材料中G首先通过离子键形式结合到载体上;当 这种结合达到饱和时,G则以物理吸附结合在材料微粒表面;再 度饱和后,G则简单的存在于材料微粒间的孔隙中。材料中HA 对G的承载方式以形成离子键和物理吸附为主,而CS对G的承 载方式则以形成包容G的孔隙为主。在释放过程中,存在于材料 孔隙中的G首先释放出来,而这种释放显然是以被CS包容于材 料孔隙的G为主,因此在前期缓释过程中CS含量大的材料释放 率最大;接着释放的是结合于外表面的药物,而通过离子键结合 的G最后释放,这两种释放则以HA上的G为主,所以在缓释后期 表现为HA含量大的材料药物释放率更大。CS/HA-G的药物缓 释作用和缓释规律显示出了该材料在骨骼炎治疗中的应用潜能。
壳聚糖微球的制备与优化--反相悬浮交 反相悬浮交 联法
•将适量的液体石蜡与sPan80（乳化剂）混合均匀，然后按 一定比例加入壳聚糖醋酸溶液，在室温下用电磁搅拌成为稳 定的乳液，接着加入一定量的戊二醛进行化学联反应，反应 完全后用异丙醇和石油醚洗涤，离心分离，最后经微孔过滤 器过滤，即得浅黄色壳聚糖微球。
壳聚糖载药微球的优化
载药微球表面有 许多微孔，随着 LVF/CS增大， 微球表面逐渐被 药物所覆盖。
载药微球缓释过程的研究
药物从微球中缓释，首先是微球和释放介质接触，壳聚糖微 球网络溶胀，释放介质进入微球内使药物小分子溶解，由于 微球内部和外部释放介质之间，存在药物浓度梯度差，从而 使药物从微球内部向外部释放介质扩散，随着药物不断释出， 释放介质中药物浓度不断增加，微球内外药物浓度梯度差逐 渐减小，释放速度逐渐变慢。
3种CS/HA-G材料均具有 明显缓释作用,药粒均在最 初的2天内释放量最大,随 后以低浓度稳定释放,在9d 以上总释放率均达到75% 以上。材料中HA对G的吸 附是药物缓慢释放的原因 之一,而CS为G提供的纳 米尺寸孔道更是保证了缓 慢的释放速度。到30d 时,3种缓释材料释放的G 仍有10µg/ml以上,均高于 大肠杆菌的最低抑菌浓度。
壳聚糖微球的缓释机理
药物从壳聚糖微球体系 缓释主要有三种不同机 理： 从粒子表面缓释； 从粒子表面缓释； 从溶胀的橡胶态基材扩 散； 从聚合物基材的溶蚀缓 释。
•来自百度文库聚糖表面大量亲水基团粘附蛋白质。 壳聚糖表面大量亲水基团粘附蛋白质。 壳聚糖表面大量亲水基团粘附蛋白质 •壳聚糖本身糖苷键缓慢水解带动药物释放，表面积分子量影响释放速度。 壳聚糖本身糖苷键缓慢水解带动药物释放，表面积分子量影响释放速度。 壳聚糖本身糖苷键缓慢水解带动药物释放 •药物在壳聚糖凝胶内扩散速度明显慢于水溶液中。 药物在壳聚糖凝胶内扩散速度明显慢于水溶液中。 药物在壳聚糖凝胶内扩散速度明显慢于水溶液中
壳聚糖微球的优化
壳聚糖微球的优化（GL/CS比例）
壳聚糖载药微球的制备与优化
•负载药物为盐酸左氧氟沙星和水杨酸钠 负载药物为盐酸左氧氟沙星和水杨酸钠
•采用反相悬浮交联法，以液体石蜡为油相，壳聚糖载药溶液为 采用反相悬浮交联法，以液体石蜡为油相， 采用反相悬浮交联法 水相，戊二醛作交联剂。 水相，戊二醛作交联剂。
壳聚糖的交联作用与复合微球
壳聚糖-戊二醛复合微球
聚乙烯醇氢键导致表面光滑
复合壳聚糖微球CS/HA-G药效研究
取HA浆料(含水率83%)与 3%的CS溶液(溶剂为2%的 稀醋酸)按一定的质量比共 混搅拌。再将G按1∶25配 比加入到上述的CS/HA复合 浆料中,边搅拌边用氨水调 节其溶液的pH为7.4左右,所 得CS/HA-G于40℃干燥。
各种 壳聚 糖基 质缓 释材 料体 系
壳聚糖基质材料的缓释机理
• 在药物从壳聚糖骨架中扩散释放出来的同时，壳聚糖骨架 不断发生分子降解。壳聚糖降解方式一般分为非均匀降解 和均匀降解，前者又称为表面降解，即降解仅在壳聚糖表 面发生，后者又称为本体降解，即降解在壳聚糖外部和内 部以相同速率发生。 • 壳聚糖载体系统的释药过程与壳聚糖的降解方式及药物在 壳聚糖中的扩散行为均有关。因此，载药体系释药机理分 别为壳聚糖降解缓释机理和载药扩散缓释机理。 • 降解缓释机理:壳聚糖载体系统释药速率与降解速率有关， 若壳聚糖降解方式为本体降解，释药速率与系统表面/体 积比无关，降解开始时释药速率较慢，随着壳聚糖的溶解， 释药速率也会增加。若壳聚糖降解方式为表面降解，则释 药初始速率受系统表面积与体积之比及壳聚糖载药系统形 状的影响。 • 载窑扩散机理:主要受药物自身扩散行为影响，即药物主 要通过壳聚糖大分子网络扩散。 • 壳聚糖载体形态的不同，实际缓释过程存在有一些差异性。
壳聚糖的纳米级聚合物粒子
•纳米级聚合物粒子通常是指直径在 纳米级聚合物粒子通常是指直径在10-500nm的胶 纳米级聚合物粒子通常是指直径在 的胶 体粒子。 体粒子。 •特点： 特点： 特点 药物包封率高 稳定性强 释药时间长 •活性组分 药物、生物活性材料等 通过溶解和包覆位 活性组分(药物 活性组分 药物、生物活性材料等)通过溶解和包覆位 于粒子内部，或者通过吸附和附着作用位于粒子表面。 于粒子内部，或者通过吸附和附着作用位于粒子表面。
壳聚糖作为缓释材料的优势
• 便宜，制备方便且可塑性好。解决沿海虾蟹壳去 向问题，环保。 • 弱碱性，少有的适宜酸性环境释放，对胃酸过多 胃溃疡患者能减少药物刺激。 • 天然食品，无毒，天然糖苷键可降解，生产不需 要有毒添加剂（聚乳酸，含锡成分），本身有一 定药用价值。 • 包封率高，缓释效果优秀，拥有大量衍生物。
缓释效果的影响因素
• 粒径：药物与壳聚糖载体材料比例恒定时，粒径越小，其表面 积越大，释药速度越快; • 载药量：壳聚糖载药微球的载药量越高，则释药速度越快，反 之所含药物越少、包裹越紧，药物释放越低; • 交联剂：在乳化交联制备壳聚糖微球时，交联剂用量越多、交 联时间越长，壳聚糖微球包裹药物越紧密，药物释放速率越缓 慢; • 缓释介质环境：一般来讲，在低pH介质中释放药物常比高pH介 质的释药速度快； • 壳聚糖脱乙酞度：极性分子药物，与壳聚糖之间产生一定的结 合力，脱乙酞度越大则与极性药物结合力越大，缓释效果越好； • 壳聚糖分子量：在交联度与脱乙酞度一定的情况下，壳聚糖分 子量越大，则形成的网络越疏松，缓释效果越差; • 药膜厚度：给药量一定的情况下壳聚糖微球释放药物的凝胶药 膜层越厚，缓释效果越好。