可降解瓜尔胶载药微胶囊的聚乙二醇修饰

发布日期:2015-01-07 15:40:30

微胶囊,药物载体,聚乙二醇,牛血清白蛋白,阿司匹林

通过将三聚磷酸纳溶液滴加到阳离子瓜尔胶聚乙二醇(PEG)混合水溶液中,利用多糖聚电解质的 离子凝胶化反应首次制得经PEG修饰的可降解瓜尔胶微胶囊,并用扫描电镜对其表面形态和药物载体粒径大小进行了考 察;通过对不同浓度牛血清白蛋白阿司匹林二种模型药物的负载实验,发现修饰后的微胶囊比未经修饰的微 胶囊有增大的负载百分率和载药量。

药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄是一个 连续变化的动态过程。普通制剂中药物被体内吸收 后,血药浓度容易发生波动起伏,出现所谓“峰 谷”现象;当血药浓度达高峰时,有可能引发某些 毒副作用;而当其处于低谷时,亦可能低于有效浓 度。因此,研宄和开发新型药物输送和控释载体材 料,对于临床医疗水平的提高具有重要意义[1]。
载药聚合物微胶囊是近年发展起来的一类现代 药物新剂型,利用其对特定器官、组织的靶向性和 对药物的缓释性,可有效地降低药物的毒副作用并 提高药物的生物利用度,而借助共价交联、溶剂挥 发、相分离和乳化法等合成技术则可制备出各种微 胶囊。目前,该类药物载体的研宄和发展主要集中 在以下方面[2,3]:①优选聚合物原材料,使之具有 优良的生物相容性,最好是释放药物后能在体内完 全生物降解,且聚合物及降解产物对人体均无毒副 作用;d探索新的制备技术,在提高药物包埋率的 同时最大限度地保留药物特别是多肽、蛋白类药物 的完整性和活性;d对载药微胶囊进行表面修饰, 以期增强药物的包封和运载性能、提高与生物表面 相互作用的敏锐性。
瓜尔胶(guar gum)是一类分子结构类似于纤 维素的天然聚多糖,具有来源丰富、可生物降解和 生物相容性好等优点,主要由句键连接的 聚比喃甘露糖主链和以a (1 — 6)键连接的 吡喃半乳糖支链构成,其中甘露糖与半乳糖的摩尔
比约为2: 1,相对分子质量约为20万〜30万[4]。 目前,该类天然高分子主要改性用作工业用增稠 剂、纸张增强剂、纺织助剂和油田处理剂,很少研 宄涉及用作药物控释载体[5]。在本工作中,首次选 用阳离子瓜尔胶为主要原料,利用该种多糖衍生物 在三聚磷酸纳溶液中的离子凝胶化反应,在避免高 温、有机溶剂及其它苛刻条件下制得经聚乙二醇表 面修饰或未经修饰的可降解瓜尔胶载药微胶囊。本 文主要报道聚乙二醇修饰对瓜尔胶微胶囊载药性能 的影响
1实验部分
1.1原料与试剂
阳离子瓜尔胶:美国ECONOMY化学公司产 品,商品代号为EC0P0L_14S,其分子结构如图1 所示;三聚磷酸钠分析纯,天津市科密欧化学试 剂开发中心;聚乙二醇(PEG):相对分子质量为 10 000,上海化学试剂公司(进口分装);考马斯亮 蓝G250:上海伯奥生物科技有限公司(进口分 装);牛血清蛋白(BSA):进口分装;阿司匹林 (乙醜水杨酸):AlfaAesar111广品;乙醇95%、无水 乙醇、NaOH,磷酸:分析纯,广州化学试剂厂; 磷酸:+= 85%. AR.郑州市德众化学试剂厂。
用胶头滴管取少量未经修饰的和经PEG修饰 的瓜尔胶微胶囊悬浮液至载玻片上,干燥后真空镀 白金,然后在日本Hitachi公司S_520扫描电子显微 镜下观察微胶囊表面形态和粒径大小。 1.4药物负载及性能分析
相应于未经修饰的和经PEG修饰的瓜尔胶微 胶囊制备条件,往初始瓜尔胶溶液体系中分别加入 所需浓度的牛血清蛋白和阿司匹林,制得相应的载 药瓜尔胶微胶囊样品液。然后将样品液在室温下高 速离心5 min,取其上清液分别测定游离药物浓度, 再按下面式子计算微胶囊对药物的负载百分率和载 药百分率:
药物初始席景-游离芘物踣罱 药物总质量 葯物初始睹罱-游惠芘物陆醫 微胶囊质量
1.5测定牛血清蛋白含量标准曲线的绘制
称取10〇1^考马斯亮蓝0250,溶于5〇11^9= 95%的乙醇溶液中,并与100 mL 9= 85%磷酸混 合,加水至1 000 mL,制得考马斯亮蓝显色液;在 1- 11号锥形瓶中依次加入0.5 mg/mL的牛血清蛋 白水溶液0, 10, 20,…,100 UL,并依次加入蒸馏 水定容为100见,再分别加入5 mL上述显色液, 充分振荡均匀,以1号锥瓶内的混合液为参比,采 用可见分光光度计在2~ 15 min内分别测定2- 11 号锥瓶内混合液在595 nm处的光透过率fTj,然后 以蛋白质浓度(CBSA)为横坐标,71为纵坐标,得 到如图2所示的标准曲线图。
准确称取适量阿司匹林标样,用无水乙醇溶解
并稀释,制成〇.〇〇~ 40. 00 mg/L的溶液,在波长入 为296 nm处测定体系的光透过率然后以阿司 匹林浓度(c(asptrin))为横坐标,71为纵坐标,得到 如图3所示的标准曲线图。
图3测定阿司匹林含量标准曲线 Fig. 3 Standard curve for the measurement of aspirin content
2结果与讨论
2.1电镜照片观察
图4a、b给出了不同放大倍数下经PEG修饰后 的瓜尔胶微胶囊SEM图,从中看出修饰后的微胶 囊表现出近似球形的表面形态,且图中微胶囊的粒 径小于10 Wm。图4c给出了与图4b放大倍数相同 的未经修饰瓜尔胶微胶囊SEM图,发现未经修饰 的微胶囊有相对较小的粒径,且其表面相对光滑, 而修饰后的瓜尔胶微胶囊(图4b)外表较模糊, 好象包裹上一层结构相对疏松的“外壳”,这在一 定程度上说明PEG分子链己黏附在瓜尔胶微胶囊 表面。究其原因,可能是由于瓜尔胶与 之间发生了氢键相互作用。Calvo等[6]曾 乙烯改性壳聚糖微粒表面,亦观察到微 大、表面结构疏松化的类似现象。
2.2药物负载性能比较
图5、6给出了未经修饰瓜尔胶(|
PEG修饰瓜尔胶(GTP)微胶囊对不同浓
药物控释方面的深入研宄,我们将另文报导。
阿司匹林两种模型药物的负载和载药百分率。与 GT微胶囊相比,CTP微胶囊对考察的BSA和阿司 匹林两种药物均有增大的负载百分率:如对〇.1〇 mg/mL的BSA药物,微胶囊的负载百分率可由修 饰前的84. 8%提高到修饰后的99.5%;而对0. 020 mg/mL的阿司匹林药物,微囊的负载百分率可由 修饰前的32.0%提高到修饰后的51. 0%;不仅如 此,微胶囊相应的载药百分率亦有不同程度的提 高。这表明采用亲水性PEG修饰瓜尔胶微胶囊可 以提高其对药物的负载和载药百分率,其原因可能 是黏附在瓜尔胶微胶囊表面的PEG链对体系中 BSA或阿司匹林产生吸附作用所致。由于BSA大 分子链中含有大量氨基和羧基、阿司匹林分子中含 有酚羟基和甲酸基,因此它们均有可能与PEG分 子之间产生不同程度的氢键相互作用。王向涛等[7] 曾探讨了 PEG修饰脂质体对阿霉素载药量的影响, 发现借助阿霉素的羟基或氨基与PEG链上氧原子 之间的氢键作用可使其包封率从原来的50%提高 至98%。另外,Yeh等[8]曾用PEG修饰可降解乙 交醋和丙交酯的无规共聚物(PLGA)微粒,其结 果使卵清蛋白的负载百分率从修饰前的10%以下 增加至修饰后的50%以上。事实上,作为一种生 物相容性好且无毒副作用的非离子型高聚物,PEG 常用来修饰用作药物缓释体系的PLGA微球,以解 决单一 PLGA微粒负载蛋白药物过低的难题。与 这些文献工作相比,本文报道的经PEG修饰的可 降解瓜尔胶微胶囊对模型蛋白药物有更好的负载效 果,在考察的实验条件下其负载百分率可高达 90%以上(见图5),而且制备条件温和、原材料 来源丰富。另外由图5、6比较发现,微胶囊对 BSA的负载和载药百分率均高于对阿司匹林的负载 和载药百分率,这主要是由于BSA的亲水性好于 阿司匹林所致。
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