基于槐糖酯的固体分散体及纳米乳的制备及性能研究

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槐糖脂(Sophorolipids,SLs)是目前产量最高的生物表面活性剂之一,具有乳化,分散,增溶,发泡,润湿,抗菌,抗肿瘤等功能,还具有无毒,生物降解,不致敏,生物可再生,环境可兼容等优点。SLs是由微生物天然合成的一系列结构类似物组成的混合物,由亲水性的槐糖(2个葡萄糖分子以β-1,2糖苷键结合)和疏水性的饱和或不饱和的长链ω-(或ω-1)羟基脂肪酸两部分构成,主要分为酸型和内酯型两大类。自身发生脱水缩合形成酯的称为内酯型槐糖脂(Lactonic sophorolipids,LSL)。未发生酯化反应,水溶液呈弱酸性的被称为酸型槐糖脂(Acidic sophorolipids,ASL)。一般来说,LSL具有较高的亲脂性,可降低液体表面张力,其抑菌、抗癌等活性较高;ASL具有更好的水溶性和发泡能力,是优良的发泡剂,可用作药用辅料。SLs产量高,性能优良,是研究最热的生物表面活性剂之一,已被应用于采油,日化,食品,农药,医药等行业。SLs发酵成本较高,限制了其大规模生产。其发酵需要利用亲水和疏水性碳源,亲水性碳源占发酵成本的10%-30%。木质纤维素是世界上最丰富的纤维素来源,小麦是世界三大农作物之一,含有丰富的木质纤维素,其中的纤维素和半纤维素可以被水解利用,但是木质素的刚性结构阻碍其水解。需要寻找合适的方法剥离木质素,并考察不同小麦秸秆预处理方法发酵产槐糖脂的能力。LSL的水溶性较差,开发LSL新剂型有助于提高其生物利用度,扩大其在医药领域的应用潜力。制备固体分散体(Solid dispersion,SD)是提高固体难溶性药物的生物利用度方法之一。因此,寻找确定合适的方法和载体制备LSL-SD有助于解决LSL溶出度低,生物利用度低的问题。目前Tween-80等常用表面活性剂会产生恶心,溶血,甚至休克等不良反应。ASL是一种优良的生物表面活性剂,具备开发成药用辅料的潜力。考察利用ASL代替Tween-80制备两种依托泊苷纳米乳(Etoposide nanoemulsion,ENE)的能力有助于解决Tween-80带来的不良反应等问题。基于以上考虑,本论文开展了以下三个方面的研究:1. 考察了不同秸秆预处理方法对小麦秸秆糖化液发酵产槐糖脂的影响。利用酸处理(Acidic pretreatment method,ACP),碱处理(Alkaline pretreatment method,ALP)和SO3微热爆(Sulfur trioxide microthermal explosion pretreatment method,STP)三种方法预处理小麦秸秆,并利用秸秆糖化液发酵SLs。其中ACP会导致木质素含量升高不利于小麦秸秆预处理,ALP和STP能够有效剥离木质素。ACP,ALP和STP的糖化液中葡萄糖最终含量分别为14.00,26.50,19.50 g/L,相应总SLs产量为分别23.70,56.80,49.60 g/L。三种预处理方法中ALP组的槐糖脂产量最高,证明ALP是小麦秸秆预处理的最佳方法。液质联用(LC-MS)结果显示以秸秆糖化液发酵所得的SLs粗品,与以葡萄糖和油酸为碳源的对照组所得的SLs粗品,其出峰时间与峰形一致,表明两种底物下所生产的SLs粗品并无结构上的差异。这在一定程度上论证了小麦秸秆代替葡萄糖充当廉价碳源,用于SLs的发酵以降低其生产成本的潜力。2. 考察了不同的方法,载体种类和药物载体比对LSL-SD溶出度和性质的影响。以熔融-溶剂法制备LSL-SD,载体为醋酸纤维素(Cellulose acetate,CA),药物载体比为1:2。得到LSL-SD的溶出度为98.50%,与LSL原料药相比提高53.50%。同样方法制备依托泊苷(Etoposide,ETO)固体分散体(ETO-SD),溶出度为80.80%,与ETO原料药相比提高30.40%。傅里叶红外光谱分析(FI-IR)显示峰减少峰形变宽,热重(TG)和扫描差示量热(DSC)显示两种SD熔点和结晶度降低。扫描电镜(SEM)显示两种SD结构变疏松。这证明了LSL-SD制备的最佳方法是熔融-溶剂法,载体为CA,药物载体比为1:2,相应溶出度提高了53.50%。3. 考察了不同初乳p H和不同灭菌方法对依托泊苷纳米乳(EN E)制备的影响。ENE的制备采用高压均质法,其中:水相为甘油5.00 g,4.00 m L 0.80 g/L ASL水溶液(或0.20 g Tween-80),120.00 m L水,油相为大豆磷脂3.60 g,中链脂肪酸(MCT)20.00 m L,大豆油20.00 m L。得到酸型槐糖脂-依托泊苷纳米乳(ASL-ENE)和吐温-依托泊苷纳米乳(Tween-ENE),ASL-ENE初乳p H=5.50,ETO在ASL-ENE中半衰期为32.80 h,在注射液中为19.00 h,半衰期延长了72.63%且随p H的升高变短,证明ASL能够延长药物半衰期,酸性条件有利于ASL-EN E的保存。两者粒径都在205.00 nm左右,Tween-ENE的电位-45.10 m V,PDI为0.19,ASL-ENE的电位为-38.40 m V,PDI为0.07。两种NE的水浴和高压蒸汽灭菌均稳定,在60min内释放度达到90%以上。结果显示:ASL具备替代Tween 80制备ENE的能力,且所得ENE的载药能力和稳定性更好。
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