離子凝膠法制備水楊酸殼聚糖納米粒_圖文

1、第24卷第10期2007年10月沈陽藥科大學學報Journal of Shenyang Pharmaceutical University Vol 124No 110Oct 12007p 1593收稿日期:2007201229作者簡介:王宇(19812 , 女(漢族 , 天津人, 碩士研究生, E 2m ail dlwy -81163. com ; 陳大為(19592 , 男(漢族 , 遼寧海城人, 教授, 主要從事藥物新劑型設(shè)計與評價研究, T el . 024223986308, E 2m ail cdw2002yd 。文章編號:100622858(2007 1020607204離子凝膠法

2、制備水楊酸殼聚糖納米粒王宇, 陳大為, 喬明曦, 王薇, 胡海洋, 趙秀麗(沈陽藥科大學藥學院, 沈陽摘要:目的, , 采用離子凝結(jié)果殼聚糖; 體系的pH 值可顯著提高殼聚糖納米結(jié)論藥物與殼聚糖之間的離子相互作用較弱, 并不是納米粒載藥的主要機制。關(guān)鍵詞:水楊酸; 殼聚糖; 離子凝膠法; 納米粒; 包封率中圖分類號:R 944文獻標志碼:A殼聚糖(chitosan 是甲殼素的脫乙酰衍生物,是一類由22氨基222脫氧葡萄糖通過21,4糖苷鍵連接而成的帶正電荷直鏈多糖。殼聚糖來源廣泛, 廉價易得, 且具有很好的生物相容性和生物可降解性, 因此, 殼聚糖作為藥物載體材料的研究受到了極大的關(guān)注, 殼聚

3、糖納米粒被認為是一類極具應(yīng)用前景的藥物載體。殼聚糖載藥納米粒的主要制備方法包括共價交聯(lián)、沉淀析出、大分子復合、自組裝構(gòu)筑和離子凝膠法等1。與其他方法相比, 離子凝膠法能在溫和條件下迅速生成粒徑幾十至數(shù)百納米的殼聚糖納米粒, 不需使用有機溶劑和醛類交聯(lián)固化劑, 反應(yīng)過程簡便迅速, 所以很有實用價值2-3。水楊酸為一元有機弱酸, 其電離平衡對溶液的p H 值很敏感, 而且解離程度明確, 便于研究藥物與離子間的相互作用。因此作者選用水楊酸為模型藥物, 采用離子凝膠法制備水楊酸殼聚糖納米粒, 考察處方因素對納米粒制備的影響, 通過研究溶液p H 值對藥物包封率的影響, 初步探討離子凝膠法制備殼聚糖納米

4、粒的載藥機制。1儀器與材料FA1104電子天平(上海民橋精密科學儀器有限公司 ,UV 29100紫外分光光度計(北京瑞利分析儀器有限公司 ,7821A 磁力加熱攪拌器(杭州儀表電機廠 , L S230激光粒度儀(美國Beckman 2Coulter 公司 , H 2600透射電子顯微鏡(日本Hitachi 公司 , 精密數(shù)顯酸度計(浙江象山石浦海天電子儀器廠 ,FD 21冷凍干燥機(北京博醫(yī)康技術(shù)公司 。水楊酸(純度質(zhì)量分數(shù)為99. 8%, 中國藥品生物制品檢定所 , 殼聚糖(分子質(zhì)量10000u , 脫乙酰度>95%, 國藥集團化學試劑有限公司 , 海藻糖、乳糖、甘露醇(藥用級, 上海

5、浦力膜制劑輔料科技合作公司 , 氫氧化鈉(分析純, 沈陽正信高科技研究所 , 三聚磷酸鈉(分析純, 沈陽東興試劑廠 , 冰乙酸(分析純, 天津百世化工有限公司 , 甲醇(色譜純, 天津康科德科技有限公司 。2方法2. 1殼聚糖納米粒的制備按文獻報道方法4-9, 在室溫攪拌(1000r min -1 下, 將3g L -1水楊酸溶液6mL 緩慢滴入含質(zhì)量分數(shù)為0. 5%殼聚糖的乙酸溶液20mL 中, 調(diào)節(jié)溶液至p H 3。加入2. 5g L -1三聚磷酸鈉溶液8mL , 繼續(xù)攪拌30min 。將制得的膠體溶液在4下高速離心(10000r min -1 30min , 收集沉淀物, 加入相同體積的

6、凍干保護劑溶液, 對照樣品中加入相同體積的蒸餾水?；旌暇鶆蚝? 置冷凍干燥機中, 在-70冷凍5h 、-25干燥 3h 后, 再在室溫真空干燥12h 即得水楊酸殼聚糖納米粒凍干粉末。2. 2包封率與載藥量的測定將水楊酸殼聚糖納米?；鞈乙河?下高速離心(1000r min -1 30min , 取上清液, 用紫外2可見分光光度計測定游離水楊酸含量, 檢測波長295nm 。納米粒分離洗滌后, 冷凍干燥稱質(zhì)量。包封率與載藥量按式(1 (2 計算10-11。包封率(E E =投藥量; 載藥量(C =%2. 3室溫條件下, 取水楊酸殼聚糖納米粒適量, 加蒸餾水稀釋, 滴加在銅網(wǎng)上。用體積分數(shù)為2. 0%

7、的銅鎢酸鈉染色, 在透射電鏡下觀察粒子形態(tài)。精密稱取水楊酸殼聚糖納米粒凍干粉末, 用蒸餾水稀釋至適當?shù)臐舛? 超聲分散, 激光粒度儀測定粒徑大小及分布。3結(jié)果與討論離子凝膠法制備載藥納米粒過程中影響其粒徑分布和包封率的因素很多12。作者研究了殼聚糖質(zhì)量濃度、殼聚糖和三聚磷酸鈉的配比、溶液的p H 值、藥物加入量、凍干保護劑種類對包封率和粒徑分布有明顯影響的因素。3. 1殼聚糖質(zhì)量濃度對納米粒粒徑的影響如圖1所示, 隨著殼聚糖質(zhì)量濃度的增加, 納米粒粒徑增大。當殼聚糖溶液質(zhì)量濃度在15g L -1內(nèi),1000r min -1高速攪拌且采用注射器緩慢滴加三聚磷酸鈉溶液, 納米粒粒徑可以控制在150

8、nm 以下。但殼聚糖質(zhì)量濃度高于5g L -1, 溶液黏度過大, 在滴入三聚磷酸鈉過程中提高攪拌速度, 降低滴加三聚磷酸鈉溶液的速度, 殼聚糖仍然發(fā)生絮凝, 生成較大的聚集體, 粒徑急劇增大。綜合考慮粒徑和載藥能力, 殼聚糖的質(zhì)量濃度以5g L -1為最佳。3. 2殼聚糖與三聚磷酸鈉配比的選擇根據(jù)文獻13報道, 殼聚糖和三聚磷酸鈉的質(zhì)量比介于3161之間可以得到堅固并且穩(wěn)定性較好的納米粒, 故本試驗選擇殼聚糖與三聚磷酸鈉的質(zhì)量比為51。3. 3體系pH 值對粒徑與包封率的影響將殼聚糖溶液(p H 4 和水楊酸溶液(p H 4Fig. 1E ffects of chitosan concentr

9、ation on particle size混合, 調(diào)節(jié)體系p H 值在25之間, 使殼聚糖分子(p K a =6. 5 帶正電荷, 水楊酸分子(p K a =2. 8 帶負電荷。盡管此時體系中存在相反電荷的水楊酸離子, 并沒有形成殼聚糖納米粒, 加入三聚磷酸鈉后, 形成帶有淡藍色乳光的水楊酸殼聚糖納米粒溶液。溶液的p H 值可顯著影響粒徑和包封率, 結(jié)果如圖2所示。溶液的p H 值在2. 53. 5內(nèi), 粒徑隨溶液p H 值的增加逐漸增大; 溶液p H 值大于4. 5時, 隨溶液p H 值的增加, 粒徑出現(xiàn)下降趨勢。這是由于殼聚糖在酸性水溶液中存在溶脹行為, 故粒徑較大; 而p H 值在47

10、之間溶液的酸性逐漸降低, 殼聚糖在中性溶液中溶解度降低, 發(fā)生去溶脹, 導致粒徑減小。Fig. 2P article size of salicylic acid 2chitosan nanoparticles with the increasie of the pH of chitosan solution由圖3可知, 水楊酸殼聚糖納米粒的包封率在溶液的pH 值為3時達到最大值(70. 5% , 此后隨pH 值的升高, 包封率降低。根據(jù)Henders on 2Hassel 2balch 方程, 如果體系pH 值高于藥物的p K a 兩個單位,99%的藥物分子以離子形式存在。水楊酸在806沈陽

11、藥科大學學報第24卷 pH 5的溶液中主要以陰離子形式存在, 如果離子間相互作用是藥物包裹進入殼聚糖的主要機制,pH 5時水楊酸的包封率應(yīng)該最高。然而在溶液pH 值為5的條件下, 水楊酸包封率僅有2516%。當溶液pH 值為3時(接近水楊酸的p K a , 水楊酸的分子形式和離子形式各占50%, 與溶液pH 值為5時比較, 藥物與殼聚糖的離子間相互作用較弱, 然而藥物的包封 率達到最大值。Fig. 3E ntrapm ent efficiency o f s alicylic acid 2chitos an nanop ar 2ticles w ith th e increase o f th

12、 e pH o f chitos an solution一般認為, 殼聚糖納米粒帶正電荷, 由于離子間的相互作用, 對于荷負電的藥物包封率較高。然而作者的實驗結(jié)果表明, 在離子化程度最高的p H 條件下, 藥物包封率最低。在殼聚糖溶液中, 殼聚糖分子長鏈上質(zhì)子化的氨基基團與藥物離子周圍存在水化層, 由于水化層的屏蔽作用, 離子間靜電相互作用可能減弱, 并且當結(jié)合一定量的帶負電荷的藥物離子后, 有可能對帶有相同電荷的藥物離子產(chǎn)生靜電排斥作用, 導致藥物包封率較低。溶液的p H 值接近藥物的p K a 值時, 以分子形式和離子形式存在的藥物均可通過物理作用被殼聚糖納米粒包裹, 包封率達到最大值。J

13、anes 等14應(yīng)用離子凝膠法制備阿霉素殼聚糖納米粒,在殼聚糖乙酸溶液(p H 5. 5 中, 阿霉素(p K a 8. 2 帶有正電荷, 與殼聚糖存在靜電斥力, 包封率僅達到10%。結(jié)合本實驗結(jié)果可以推論, 藥物與殼聚糖之間存在離子間相互作用確實有利于提高藥物的包封率, 但這種相互作用較弱, 并不是離子凝膠法制備殼聚糖納米粒載藥的主要機制。3. 4, 70%以mL , 水楊酸包封率急劇下降。增大藥物加入量, 由于過多的藥物吸附在納米粒的表面, 也會造成殼聚糖納米粒粒徑增大 。Fig. 4E ntrapment eff iciency of chitosan particles m ade f

14、rom chitosan solution of pH 3with the increase of the vol 2ume of drug solution3. 5凍干保護劑種類對納米粒粒徑與包封率的影響由表1結(jié)果可知, 凍干后納米粒的粒徑有所增大, 包封率不同程度降低。但添加凍干保護劑試樣的包封率均遠遠大于不添加保護劑的對照樣品, 因此凍干保護劑對樣品在冷凍干燥中的保護作用是比較顯著的。其中以質(zhì)量分數(shù)為5%的甘露醇的保護作用最好。T able 1E ffect of different cryoprotectant on chitosan nanoparticlesSimpleAppear

15、anceMean particle size /nmE E /%No cryoprotectant Well stacked +186455%TrehaloseShrink 147565%LactoseWell stacked 167635%MannitolShrink143633. 6納米粒外觀形態(tài)觀察與粒徑測定結(jié)果分析水楊酸納米粒混懸液透射電鏡照片見圖5, 水楊酸殼聚糖納米粒多呈球形, 且大小較均一。激光粒度儀測定水楊酸殼聚糖納米粒的平均粒906第10期王宇等:離子凝膠法制備水楊酸殼聚糖納米粒 徑為127nm (圖6 , 納米粒粒徑大小較均勻, 分布范圍較窄, 這與電鏡觀察結(jié)果吻合。Fig

16、. 5TEM of chitosan nanoarticles Fig. 6Diameter distribution of chitosan nanoparticles4結(jié)論水楊酸殼聚糖納米粒制備過程中, 通過控制體系的p H 值、加入藥量、殼聚糖質(zhì)量濃度可制得具有較高藥物包封率的殼聚糖納米粒。藥物的最大包封率出現(xiàn)在體系的p H 值接近藥物的p K a 值時, 并不是藥物解離程度最大時, 說明離子間相互作用并不是離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的主要機制。參考文獻:1黃小龍, 張黎明. 殼聚糖基載藥納米微粒制備研究進展J.功能高分子學報,2003,16(4 :593-598.2POL K A ,A

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24、on quality of cephalosporin CTAN G Dun 2wu , CHEN (School of University , Shenyang 110016, China Abstract :To investigate the effects of different methods of elution on the extraction quality of cephalosporin C. Methods Cephalosporin C was absorbed when the fermentation filtrate of cephalosporin C w

25、as passed through a resin column of macro 2porous adsorption resin XAD 216,and eluted by uniformity elu 2tion method and gradient elution method respectively. R esults When gradient elution method was adopted , the purity of cephalosporin C in the eluent was 3. 23%higher and the recovery rate of cep

26、halosporin C in the eluent was 2. 3%higher than that of uniformity elution method. Conclusions Gradient elution method is worthy of widely use in cephalosporin C production for its advantages compared with uniformity elution method.K ey w ords :cephalosporin C ; elution ; separation ; extraction ; m

27、acro 2porous adsorption resin (上接第610頁Preparation of chitosan nanoparticles based on an ionic gelation processWAN G Yu , CHEN Da 2wei , Q IAO Ming 2xi , WAN G Wei , HU Hai 2yang , ZHAO Xiu 2li(School of Pharm acy , S henyang Pharm aceutical U niversity , S henyang 110016, Chi na Abstract :Objective To prepare