氨基酸改性壳聚糖接枝聚合物的制备及其负载水飞蓟宾的性能研究

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壳聚糖作为天然存在的唯一一种碱性高分子多糖,由于具有良好的生物相容性、生物可降解性、低免疫原性和低生物活性等良好的生物学性质,使其在医药学领域有着广泛的应用前景,尤其是作为药物载体,在保证安全性的同时可以对药物的释放方式进行改造,但是其在水和有机溶剂中极差的溶解性限制了其应用范围。水飞蓟宾是一种提取于水飞蓟宾果实的黄酮类活性物质,除了具有黄酮类物质的抗氧化、抗炎、抗肿瘤等药理活性外,还具有强大的肝脏保护作用,但是由于其结晶度高,在水中溶解性差,一般作为胶囊、颗粒剂等剂型给药,在体内代谢速度较快,导致其生物利用度较低。氨基酸作为人体必需的营养物质,其在安全性方面有着毋庸置疑的优势,采用氨基酸接枝壳聚糖对壳聚糖进行改性以增加其水溶性,并作为药物载体对水飞蓟宾进行包载,制备成一种安全性高、水溶性较好的水飞蓟宾新剂型以提高水飞蓟宾的生物利用度的研究目前暂无报道。本课题拟采用水溶性良好的三种氨基酸对壳聚糖进行接枝改性,制备一种安全性较高的水溶性壳聚糖(Pro-CS)并作为载体对水飞蓟宾进行包载,以提高水飞蓟宾的溶解度与生物利用度,对其负载的性能进行研究,并通过细胞毒性实验验证其安全性。主要研究内容有:氨基酸改性壳聚糖接枝聚合物的合成及条件优化、水飞蓟宾胶束的制备、工艺优化及表征,载体及水飞蓟宾胶束的体外细胞毒性实验。1.通过缩合剂法在两种体系中制备了精氨酸接枝的壳聚糖材料,在两种体系下均制备成功后选择了副产物更少、操作更简易的EDC/NHS体系,并在该体系下制备了三种不同氨基酸的壳聚糖接枝聚合物,经过红外、核磁、元素分析及水溶性测试表征,发现在接枝率相近的情况下,脯氨酸改性的壳聚糖接枝聚合物表现出最好的水溶性,进一步采用正交试验设计对反应条件优化,确定最佳反应条件为壳聚糖分子量为10 k Da,脯基酸与壳聚糖投入的摩尔比为3:1,反应时间为24 h,此时可以得到最高的接枝率15.04%。2.制备空白胶束对水飞蓟宾进行包载,建立了一种HPLC法测定水飞蓟宾含量的方法以测量包封效果,并进行方法学考察,采用单因素与中心复合面设计实验进行载药条件的优化,得到最佳实验条件为药载比为0.20,药物浓度为3.77mg/m L,载体浓度为4.5 mg/m L,透析时间为10 h,此时胶束对水飞蓟宾的包封率为85.12%,载药量为14.18%。3.在最佳载药条件下对水飞蓟宾胶束进行表征,载药胶束的平均粒径为303±6.46 nm,较空白胶束281±8.5 nm有所增大,复溶后粒径基本保持稳定,Zeta电位为-28.41±0.42 m V。通过扫描电子显微镜SEM和透射电子显微镜TEM观察到水飞蓟宾胶束呈圆球状且分布较为均匀;通过芘-荧光分析法测得临界胶束浓度为8.263×10-5mol/L;在体外释药实验中,载药胶束在24 h的释放率在47%左右,表现出较为明显的缓释作用,并无突释现象。4.以人肝脏细胞(L02细胞)及肝癌细胞(Bel7402、Hep G2细胞)为目标细胞株,研究了不同浓度空白胶束对人肝脏细胞(L02细胞)及肝癌细胞(Bel7402、Hep G2细胞)的抑制率以及水飞蓟宾胶束对肝癌细胞(Bel7402、Hep G2细胞)的细胞毒性,结果表明空白胶束即使在高浓度时对L02细胞、Bel7402细胞、Hep G2细胞也没有明显的抑制作用,三种细胞存活率均在85%以上,水飞蓟宾胶束对Bel7402细胞与Hep G2细胞的半数致死量为124.5±0.15 ug/m L与58±0.12ug/m L,表明空白胶束的安全性良好,并在包载水飞蓟宾后表现出对肝癌细胞的较强杀伤能力,有一定的抗肿瘤作用。综上所述,本课题设计合成的脯氨酸改性壳聚糖聚合物可作为一种安全无毒的药物载体,通过透析法制备成的聚合物胶束对水飞蓟宾有着良好的包封能力,制备得到的载药胶束具有纳米结构并对水飞蓟宾有良好的包载能力,同时对水飞蓟宾的释放有明显的缓释作用,并对肿瘤细胞表现出了较强的杀伤能力。
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