肉桂醛交联壳聚糖包载阿奇霉素微球的制备及表征

肉桂醛交联壳聚糖包载阿奇霉素微球的制备及表征

作者：罗华丽，张淑敏

来源：《湖北农业科学》 2014年第10期

罗华丽１，张淑敏２

（１.烟台职业学院食品与生化工程系，山东烟台２６４６７０；２．山东国际生物科

技园发展有限公司，山东烟台２６４６７０）

摘要：以食品级肉桂醛为交联剂制备阿奇霉素壳聚糖微球，通过正交试验设计法优化，微

球制备的最佳工艺为壳聚糖浓度２５ｍｇ／Ｌ，搅拌速度２０００ｒ／ｍ，阿奇霉素与壳聚糖质量比１∶２，固化６ｈ，此时包封率95.1%，载药量20.7%，并对其结构、形态、粒径、

包封率、载药量和收率等进行研究，证实壳聚糖的氨基与肉桂醛的醛基发生交联反应；经扫描

电镜观察载药微球形貌圆整，表面致密；经差示扫描量热证实药物被包封于壳聚糖微球结构内部，载药性能良好。

关键词：壳聚糖；肉桂醛；微球；包载阿奇霉素

中图分类号：Ｏ６３６．１

文献标识码：Ａ

文章编号：0439－８114（２０14）10－2392-03

壳聚糖又称可溶性甲壳质、甲壳胺、几丁聚糖等，是自然界存在的惟一的碱性多糖，无毒，其化学名为（１，４）－２－氨基－２－脱氧－Ｂ－Ｄ－葡萄糖，其结构类似于纤维素。壳聚

糖具有良好的生物相容性，可生物降解，具有抗菌止血及抑制肿瘤细胞扩散的作用等［１－４］，因此，壳聚糖作为药物载体［５］得到广泛的研究。常见壳聚糖载药微球的制备方法有

化学交联法，主要以甲醛、戊二醛、三聚磷酸钠为交联剂而制成［６，７］。但是由于甲醛、

戊二醛对人体有毒性作用，三聚磷酸钠制备的微球结构松散，控释效果不好，因此，研究人员

尝试采用绿色无毒的交联剂制备壳聚糖微球［８］正成为研究的热点。肉桂醛是一种食用香精，化学名为３－苯基－２－丙烯醛，广泛应用于牙膏、洗涤剂、糖果、调味品、水果保鲜剂和药

物原料等方面。以肉桂醛作为交联剂制备壳聚糖微球工艺简单，制备的微球对人体无毒，食用

安全，因此制备肉桂醛壳聚糖微球将成为一类颇具应用前景的新型药物载体。阿奇霉素（Ａｚ

ｉｔｈｒｏｍｙｃｉｎ）是大环内酯类抗生素，是临床治疗支原体肺炎的首选药物，但对胃肠

副作用大，在体内有效治疗时间短［９］。利用壳聚糖微球作为阿奇霉素模型药物的载体，通

过口服给药，药物从微球中释放出来可以达到降低毒副作用和提高疗效的目的。

试验拟采用食品级肉桂醛作为交联剂，制备壳聚糖载药微球，能够从原料上避免交联剂毒

性引入载药体系的问题。以阿奇霉素为模型药物，考察肉桂醛交联壳聚糖包载阿奇霉素微球

（以下简称微球）的形态、包封率、收率、载药量等综合指标，采用正交设计优化得到制备微

球的最佳工艺，为微球的工业化生产奠定基础。

１材料与方法

１．１材料

壳聚糖（批号Ｄ１２０２２１０２２，浙江金壳生物化学有限公司，医药级，脱乙酰度９０％，粘均分子量为３４万），肉桂醛、丙酮、乙醚、醋酸、无水乙醇、异丙醇、石油醚、Sｐａｎ－８０（上海国药集团化学试剂有限公司，分析纯），阿奇霉素（质量分数＞９９％，批

号２０１１０８１３６，湖北康宝泰精细化工有限公司），花生油（市售）。

ＪＪ－１型数显恒速搅拌器（巩义市英峪予华仪器厂）；Ｓ－４８００型扫描电镜（日本

日立公司）；ＶＥＣＴＯＲ２２型红外光谱仪（德国Ｂｒｕｃｋｅｒ公司）；ＵＶ－４１００

型紫外分光光度计（优尼科上海有限公司）；３Ｋ１５型低温高速离心机（北京时代北利离心

机有限公司）；ＤＳＣ－８２２ｅ型差示扫描量热器（ＭｅｔｔｌｅｒＴｏｌｅｄｏ公司）；Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００型粒度分析仪（上海兰易科学仪器有限公司）。

１．２方法

１．２．１微球的制备采用肉桂醛交联法，将阿奇霉素溶于一定质量浓度的壳聚糖醋

酸溶液中，将水相缓慢滴入油相（花生油，含有２％Ｓｐａｎ－８０），在一定转速下搅拌，形成Ｗ／Ｏ乳液后，缓慢滴入一定质量浓度的肉桂醛丙酮溶液，继续搅拌，室温下反应一段时

间后停止搅拌。采用低温高速离心机离心分离后，分别用石油醚、异丙醇充分洗涤，冷冻干燥

后得到微球。

１．２．２微球制备工艺的优化设计正交试验Ｌ９（３４）考察壳聚糖浓度、搅拌速度、阿奇霉素与壳聚糖质量比和固化时间４个因素，每个因素考察３个水平，考察包封率、收率，采用加权法计算各处理综合值。加权综合值＝（包封率×７０％＋收率×３０％）×100%。

１．２．３微球包封率的测定

１）阿奇霉素标准曲线的绘制。精确称取阿奇霉素原料，加ｐＨ６．０的ＰＢＳ溶液配成１５０μｇ／ｍＬ，取此溶液５ｍＬ，加硫酸溶液５ｍＬ（７５ｍＬ浓硫酸加水至１００ｍＬ），振摇，６０℃水浴加热２０ｍｉｎ，取出放冷至室温，在４００～６００ｎｍ范围内扫描，在４８２ｎｍ波长处有最大吸收，而空白微球在此波长范围内无吸收，确定最佳测定波长为４８２ｎｍ。

配制阿奇霉素系列标准溶液，按上述方法测定吸光度，将相应数据回归得标准曲线方程Ｃ

＝０．２７６４Ａ＋０．０５９９２，ｒ＝０．９９８６（ｎ＝５），阿奇霉素溶液浓度在５０～５００μｇ／ｍＬ范围内与吸光度呈良好的线性关系，回收率为（９９．８±１．６）％，ＲＳＤ＜２．０％。

２）微球包封率和载药量的测定。精确称取微球，测定吸光度，代入标准曲线方程求出微

球中阿奇霉素含量。根据下式计算微球的载药量和包封率：

微球的包封率＝（微球内药量／制备中加入的总药量）×１００％

微球的载药量＝（微球内药量／微球的总质量）×１００％

１．２．４微球的表征

１）微球的形貌。采用Ｓ－４８００型扫描电镜观察微球的形貌。

２）微球的粒径及粒度分布测定。将微球分散于去离子水中，采用Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅ

ｒ２０００型粒度分析仪测定微球粒径ｄｉ，根据下式计算微球粒径分布（d为平均粒径，ｎ

为微球数）。

３）微球的ＦＴ－ＩＲ表征。分别将壳聚糖和微球磨碎后与ＫＢｒ混合，用红外光谱仪测

其红外光谱。

４）差示扫描量热分析（ＤＳＣ）。取空白微球和阿奇霉素的机械共混物、壳聚糖载药微

球样品各５～１５ｍｇ于铝坩埚中，以１０℃／ｍｉｎ的速率加热，氮气流速１００ｍＬ／ｍｉｎ，进行ＤＳＣ分析。

２结果与分析

2.1 正交试验结果

正交试验结果见表２。从表２可以看出各因素对包封率的影响依次为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，各

因素的组合为Ａ３Ｂ２Ｃ３Ｄ２，即壳聚糖浓度为２５ｍｇ／Ｌ，搅拌速度２０００ｒ／ｍｉｎ，阿奇霉素与壳聚糖质量比为１∶２，固化时间为６ｈ。按照最佳工艺制备３批微球，结果表明３批微球的平均包封率为９５．１％，载药量为２０．７％。

２．２微球的表征

２．２．１微球的形貌用Ｓ－４８００型扫描电镜观察微球的形貌。如图１所示，微

球球形度较好，表面致密。

２．２．２微球的粒度及其分布采用Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００型粒度分析仪测定微球粒径，结果显示微球表面积平均粒径６３．８μｍ，体积平均粒径８９．６μｍ。

２．２．３壳聚糖微球的ＦＴ－ＩＲ表征用红外光谱仪测其红外光谱（图２和图３）。从图２和图３中可以发现，壳聚糖的红外谱图中１６３６．３４ｃｍ－１处出现Ｃ－Ｎ伸缩