乳液法制备乙基纤维素核壳结构微凝胶及其应用研究

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微凝胶存在独特的聚合物网络柔韧性和可变形性,且可避免药物被巨噬细胞捕获从而延长血液循环时效。同时该体系具有高渗透性,利于在病灶部位的积累,从而提高药物治疗效果。但由于其高孔隙结构,其内部溶质可以与外部环境自由交换,仅由水凝胶作为药物递送载体难以保持药物的持续释放效果。核壳结构微凝胶由于其独特壳结构的存在,为微凝胶的实际应用提供了更多可能。现已有大量实验证明核壳结构微凝胶可以显著提升微凝胶的缓释效果,且可带来一定的功能性。但核壳结构微凝胶常需要多步制备,耗时耗力且有一定的局限性。因此本研究提出基于乙基纤维素壳层的核壳结构微凝胶的制备,希望通过简单的一步乳液法制备出多种具有乙基纤维素壳层结构的微凝胶,以提高药物缓释效果,并讨论基于不同应用前景的利用。主要研究内容和结果如下:(1)制备出一种新型乙基纤维素-海藻酸钠/壳聚糖微凝胶,并通过扫描电子显微镜、红外光谱、热失重效果、水接触角分析和溶胀性能对该微凝胶和简单水凝胶体系进行检测,证明了该新型核壳结构微凝胶的成功制备。在细胞层面对其毒性进行探讨,通过对小鼠单核巨噬细胞(RAW 264.7)的细胞活性检测,发现在100 mg/L的浓度下没有明显细胞毒性,该体系具有良好的生物相容性。探究了该体系在不同制备条件下对模型药物甲基蓝的包封率和粒径影响,制备出微凝胶的包封率可达到(67.1±3.3)%。最后,对该体系的体外释放效果进行评价,结果显示该体系的持续释放时间长达15 h,且具有一定的p H敏感性。(2)制备出一种新型乙基纤维素-聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)微凝胶,并通过扫描电子显微镜、红外光谱、热失重效果、水接触角分析和溶胀性能对该微凝胶和简单水凝胶体系进行检测,证明了该新型核壳结构微凝胶的成功制备。对该体系的环境敏感性进行表征,发现体系在低临界相转变温度(LCST)以上粒径皱缩至原粒径42~59%,且在碱性条件下微凝胶表面出现明显皱缩,与其内相水凝胶敏感性质一致。探究了该体系在不同制备条件下对模型药物甲基蓝的包封率和粒径影响,制备出微凝胶的包封率可达到(94.6±3.7)%。最后,对该体系的体外释放效果进行评价,结果显示该体系的持续释放时间长达35 h,且具有显著的温度、p H敏感性。(3)对乙基纤维素为壳的核壳结构微凝胶包封油溶性物质进行了探讨。通过两步乳化法制备出油包水包油多重乳液,并以此乳液为模板得到了包封油溶性活性物质的微凝胶材料。通过红外光谱、热失重对含与不含油溶性物质的微凝胶的组成进行表征,并利用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦对制备出的微凝胶材料的微观结构进行表征,证明了包载油溶性聚合物的核壳结构微凝胶的成功制备。之后利用该体系对香芹酚进行包载,并进行释放效果分析,证明了该体系对香芹酚有持续60 h的缓释效果,且在LCST以上微凝胶粒径显著收缩,粒径减少了49.8%,在不同温度下释放效果表现出显著差异。该部分拓宽了乙基纤维素核壳结构微凝胶在油溶性物质包封和控释方面的应用场景。
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