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聚(N-异丙基丙烯酰胺)[poly(N-isopropylacrylamide),PNIPAAm]是应用最为广泛的温敏性聚合物之一,它能在32℃左右发生亲-疏水转变。基于这个转变,可以设计出很多具有温敏特性的功能材料,温敏性药物载体就是其中一种。本论文以PNIPAAm为温敏单元,设计和制备了两种分别具有温敏核和温敏壳的刺激响应胶束体系,并将其应用于药物传输系统中。
以铈盐引发葡聚糖接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)(DgP)的自由基接枝聚合反应,利用动态光散射(DLS)、荧光、核磁共振(NMR)和透射电镜(TEM)研究了DgP的温敏胶束化行为。在DgP的低临界转变温度(LCST)以下,由于葡聚糖和PNIPAAm在水中的溶解性不同,DgP会形成一种松散的聚集体；当升温到LCST之上后,DgP则能形成直径在100nm左右的胶束。这种温敏胶束化行为是完全可逆的。
选取了一系列具有不同溶解度和官能团的模型药物,利用透析法得到不同的DgP载药体系。通过DLS和TEM考察了药物对DgP胶束化行为的影响并通过荧光探针、1H-NMR和DLS对形成的吲哚美辛载药胶束(IMLM)和布洛芬载药胶束(IBLM)进行了详细的表征。用Hoy法计算了药物和PNIPAAm的溶解度参数,结果发现,载药胶束的形成与溶解度参数并无密切的关系。然后利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热台-偏光显微镜和差示扫描量热法(DSC)研究了吲哚美辛、布洛芬与PNIPAAm之间的相互作用及所形成络合物的凝聚态结构,证实了载药胶束内核是由药物和PNIPAAm共同组成。从PNIPAAm温敏相变的机理出发,讨论了吲哚美辛载药胶束和布洛芬载药胶束的形成机理,药物、水、DgP三者间氢键的竞争可能是载药胶束形成的驱动力。而药物的分子结构也可能对胶束内核产生影响。
通过控制投料比制备了不同载药量的IMLM和IBLM,载药量随投料比的增加而增加,最大值在45％左右。核磁共振和动态光散射都说明IBLM中存在一定量的“自由”PNIPAAm单元,而.IMLM中除了低载药量体系外,内核都很致密。XRD表明,布洛芬与PNIPAAm间的相容性高于吲哚美辛与PNIPAAm,高载药量胶束在升温后药物与PNIPAAm间氢键解离,出现药物晶体,解离程度会直接影响载药胶束的温敏变化的可逆性。对载药胶束稳定性的研究表明,IMLM的稳定性随载药量的增加而降低,而IBLM却完全相反,这与胶束内核结构有关；而温度的上升会使得载药胶束稳定性下降。胶束内核结构同样会影响到药物释放行为,内核稳定性越高,药物释放速度越慢.释药动力学表明,IMLM是通过非Fick扩散实现的,而IBLM则倾向于Fick扩散。
除了具有温敏核的载药胶束,本文还将以胆固醇为端基的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(Chol-PNIPAAm)与聚乙二醇单甲基醚硬脂酸酯(mPEG-SA)混合得到具有温敏壳的Chol-PNIPAAm/mPEG-SA混合胶束体系进行了详细的表征。研究中,通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了Chol-PNIPAAm；mPEG-SA用DCC酯化的法制备得到,并用FTIR、1H-NMR和GPC等方法对两种两亲性高分子体系的。研究发现:与细胞膜中胆固醇通过嵌入磷脂疏水层达到稳定细胞膜的现象类似,Chol-PNIPAAm的胆固醇端基和mPEG-SA的硬脂酸部分共同构成了复合疏水胶束的内核,使得混合胶束具有更低的临界胶束浓度(CMC).1H-NMR结果也表明,Chol-PNIPAAm的加入限制了SA段的运动能力。DLS的研究表明,混合胶束具有良好的温度响应性,其粒径在33-35℃之间可逆转变,Chol-PNIPAAm含量越高,粒径变化越明显。将模型药物吲哚美辛包载在混合胶束中,发现载药量随Chol-PNIPAAm含量的增加而减小。1H-NMR结果表明,包载IMC后SA段的运动能力减弱。包载药物后,载药胶束的粒径随温度的变化变得不可逆。温度的升高会导致药物释放加快,PNIPAAm含量越高,释放速度越大。