基于壳聚糖的聚电解质复合微球的制备和表征

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近年来,功能性聚合物微球由于其在药物输送,生物传感,化学分离,细胞培养,酶固定化以及生物电催化等领域的应用而受到广泛的关注。利用生物大分子与无机纳米粒子相互作用所制备的功能性复合微球,既具有生物大分子的良好的生物相容性和独特的聚合物性质,又具有无机纳米材料的特异性功能,在生物医药及生物诊断领域有着广泛的应用前景。本论文以基于壳聚糖的聚电解质复合物的研究为重点,通过研究聚电解质与无机纳米粒子的相互作用、聚电解质复合物同无机纳米粒子的相互作用,得到了不同功能的聚电解质复合组装体及复合微球,对影响聚电解质复合微球形成的因素进行了研究,同时对聚电解质与无机纳米粒子相互作用的机理进行了探索。(1)水热法制备了巯基丙酸稳定的CdTe荧光纳米粒子,利用稳定量子点表面的巯基丙酸(MPA)同壳聚糖(CS)的氨基的静电相互作用,制备量子点/壳聚糖(CdTe/CS composite assembly)复合组装体,通过研究投料比及量子点种类对复合组装体的影响发现:随着投料比变化,复合纳米组装体呈现非组装体、无规组装体及絮凝的变化过程。壳聚糖同量子点的静电作用近似于聚电解质相互作用,壳聚糖倾向于同具有较大尺寸的量子点发生相互作用形成复合组装体。进一步实验中,引入活化剂活化量子点表面羧基,使其同壳聚糖氨基发生缩合,可以得到了具有稳定荧光发射的和规整复合结构的复合组装体。(2)壳聚糖(CS)可以同聚天冬氨酸(PAsp)相互作用形成聚电解质复合物,在此基础上,利用壳聚糖与柠檬酸钠稳定的磁性纳米粒子的静电相互作用,将磁性纳米粒子包载进聚电解质微球内。通过改变聚电解质摩尔比及纳米粒子加入量,可以有效控制磁性复合微球的尺寸及形貌。通过拓展纳米粒子的种类,可以实现对量子点的包载制备荧光复合微球以及荧光-磁性双重功能复合微球。研究表明,聚电解质复合微球通过适当的交联可以实现较好的生理环境稳定性,并保持稳定的荧光发射性能。实验中发现,在一定的比例内,壳聚糖同聚天冬氨酸无法形成规整的微球结构,但磁性纳米粒子和量子点的引入,会逐渐诱导复合微球的形成。实验表明,相比较与聚天冬氨酸,无机纳米粒子同壳聚糖有较强的相互作用,可近似看做具有特殊构象的较高分子量的阴离子聚电解质,因而可以同壳聚糖发生较强的相互作用并诱导复合微球的形成。(3)将制备的磁性壳聚糖-聚天冬氨酸复合微球用于亲水性药物阿霉素和5-氟尿嘧啶的包覆以制备载药磁性复合微球。研究结果表明载药磁性复合微球具有较好的形貌,由于壳聚糖与磁性纳米粒子有较强的相互作用,药物分子不易于被包载进聚电解质复合物内部,从而导致了载药微球较低的载药率和包封率。壳聚此外,磁性聚电解质复合微球具有较低的细胞毒性,微球表面氨基可以同DNA相互作用实现与DNA的有效复合以制备适宜的基因载体。
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