壳聚糖基水凝胶药物控制释放体系-论文.pdf

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1、第32卷第3期沈阳师范大学学报(自然科学版)V01．32No．32014年7月JournalofShenyangNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Ju1．2o14文章编号：1673—5862(2014)03—0349—05壳聚糖基水凝胶药物控制释放体系曾敬，康艳红，田鹏，苏桂田(沈阳师范大学化学与生命科学学院，沈阳110034)摘要：水凝胶具有良好的亲水性，充分膨胀后具有与机体组织相似的物理性质，如柔软、有弹性、与生物液之间的界面张力低等。另外，水凝胶还具有孔径、机械强度和尺寸可调性等优

2、点，适于作为药物控制释放的载体形式。壳聚糖是一种天然高分子材料，具有生物活性、良好的生物相容性、完全可降解性及无毒性等优点，是良好的药物控制释放载体材料。以壳聚糖为基材，通过物理方法或化学方法，可制备出pH敏感型、温敏型、光敏型等多种形式、不同性能的水凝胶。就壳聚糖基水凝胶的制备方法进行了详细地论述，包括通过物理作用形成水凝胶的方法及通过化学交联作用制备水凝胶的方法，探讨了壳聚糖基水凝胶对药物的担载和释放，并对其未来的发展前景进行了展望。关键词：壳聚糖基水凝胶；制备；药物担载；药物释放中图分类号：O63文献标志码：Adoi：10．

3、3969／i．issn．1673～5862．2014．03．0050引言水凝胶合成材料的多样性使人们能更加灵活地设计出具有不同特性的药物控制释放体系。天然高分子材料，如多糖和蛋白，由于其良好的生物相容性、低毒性、对酶的易感性，在用作制备水凝胶的材料方面，引起了人们广泛的兴趣。在这些高分子中，多糖还具有其独特的优点，如无免疫原性、无传播动物源病菌的潜在危险性等。其中的一个多糖就是壳聚糖。壳聚糖具有其他天然高分子材料的优点，又不会引发免疫反应。壳聚糖不同于其他多糖，其分子结构中存在氨基，可被质子化，能形成聚电解质络合物。壳聚糖无毒、稳

4、定、可生物降解、杀菌，在生物医学和生物技术领域有广泛的应用Ⅲ，使之成为药物控制释放领域中的理想载体。通过物理交联或化学交联，壳聚糖可制成包括液体凝胶、粉末、颗粒、薄膜、片剂、胶囊、微球、微粒、纱布、纳米纤维及无机共混物等各种形状、各种尺寸的水凝胶剂型。1物理作用的网络结构1．1离子络合物由于壳聚糖氨基正离子的存在，使壳聚糖与带负电荷的分子之间可发生离子相互作用，形成离子络合物，如带负离子的小分子硫酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐，金属负离子如Pt(Ⅱ)、Pd(III)、Mo(VI)。通过调整电荷密度、阴离子的尺寸以及调整壳聚糖的脱乙酰度和密

5、度，可制备出各种不同性能的水凝胶材料。带负离子的小分子与壳聚糖的结合都是通过壳聚糖质子化的氨基，而金属离子与壳聚糖间的结合是通过配位共价键而非静电作用。这种配位共价键的作用要强于静电吸引作用。另外，金属阴离子的电荷密度由pH值决定，而壳聚糖及一些小分子的球电荷密度则既受pH值影响，也受材料本身的pKa收稿日期：2014—04—18。基金项目：辽宁省教育厅科学技术计划资助项目(201202198)。作者简介：曾敬(1974一)，女，辽宁沈阳人，沈阳师范大学副教授，博士，硕士研究生导师。350沈阳师范大学学报(自然科学版)第32卷值决

6、定。壳聚糖在pH6以上时，就几乎不带电荷，这大大限制了其形成离子络合物的能力，进而限制了其在生理条件下的应用。同样，阴离子分子应具有高电荷密度，以形成强有力的静电作用，同时，分子量要小，以利于其自由地在高分子网络结构中扩散进而发生静电作用。1．2物理混合物和次级作用力除了前面介绍的通过几种特定的物理相互作用形成水凝胶之外，还可通过将壳聚糖与其他水溶性非离子型高分子(如PVA)共混获得。这些高分子混合物在冻干后或若干冷冻一解冻循环后形成微晶或络合结点，即水凝胶的交联点。对于壳聚糖一PVA共混物，如增加壳聚糖含量则会削弱PVA形成微晶

7、的能力，增加所形成水凝胶的无序性。最近，一种新型的壳聚糖与聚乙烯亚胺(PEI)共混的水凝胶被制备出来l_2]。PEI是阳离子聚合物，可广泛地用作基因转染试剂。通过与壳聚糖共混，一种3D水凝胶5rain就可制备出来。这种水凝胶在细胞培养条件下性质稳定，可支撑人体胎儿骨骼细胞的生长。如果制备水凝胶时pH7．5，则壳聚糖是不溶的，可能导致链间形成结晶。即使不加任何其他高分子材料或络合物，壳聚糖自身也能形成水图1多层洋葱样水凝胶n3凝胶。Ladet等通过凝胶形成的氢醇法对此进行了解释[3]。氢醇法中，用氢氧化钠溶液处理壳聚糖以使壳聚糖上的

8、氨基游离出来，这样就避免了高分子链间的离子排斥力，就可能形成氢键、疏水相互作用、壳聚糖结晶等。通过这种技术可制备出立方厘米尺寸的水凝胶。如果在制备过程中降低溶液的碱性，则凝胶尺寸大幅减小，随着碱性的进一步降低，凝胶的损耗程度也增加。有趣的是，通过间