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微孔交联淀粉球作为一种理想的药物载体,与其他人工高分子类载体相比具有生物相容性好、可降解、无免疫原性、有一定强度和稳定性、原料来源广泛、与药物不发生反应等特殊优点,因此其制备和功能化改性成为人们关注的热点。现已合成的微球普遍存在机械强度较差、球形结构欠佳等问题,使微球在吸附、载药稳定性等性能方面存在严重的缺陷。因此研究改进或采用新的制备方法获得具有良好稳定性的微球,使其吸附及载药性能得以改善,对于更深入开展其应用性研究,提高其在现代药物制剂技术中的实际应用价值,拓展其应用领域都有着重要的意义。
本论文以可溶性淀粉作为原材料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺和环氧氯丙烷为交联剂,过硫酸钾-亚硫酸氢钠为氧化还原体系,吐温-60和司班60为复乳化剂,在反相悬浮聚合体系中制备微孔交联淀粉球,探讨成球机理。用正交法优化合成配方,考察交联剂的质量分数、油水体积比、淀粉溶液的浓度、搅拌转速、引发剂的浓度等主要工艺因素对微球最终形态的影响;用X-射线能谱仪、元素分析仪、扫描电子显微镜、粒度分布仪、红外光谱仪、X-射线衍射仪、热分析等测试手段对微球进行表征。
在制备微孔交联淀粉球的过程中,发现其有较大的比表面积和空隙结构,随之对其吸附能力作了研究。以自制的微球对金属锌离子和亚甲基蓝进行吸附研究;通过红外光谱、X-射线衍射等方法分析微球吸附锌离子前后其结构与性能的差异;计算亚甲基蓝作为药物模型的载药量及包封率。希望从吸附材料结构和性能变化的角度来研究吸附机理,为微孔交联淀粉球在含重金属离子废水处理、负载催化剂、药物载体等领域获得应用提供实践和理论上的依据。
对自制的载药微孔淀粉球进行了的体外降解实验,对其在降解过程中的形貌和结构特征变化进行了研究,探讨降解机理,为本产品应用于口服定位给药系统、控释剂药物载体提供基础研究资料。
最终得到以下结论:
(1)微孔交联淀粉球最佳制备工艺为交联剂质量分数为1.2%,油水体积比为3:1,淀粉溶液的浓度为20%,搅拌速度为600r·min-1,引发剂的浓度为4.5mmol·L-1,在最佳工艺下制备的产物平均粒径为15.5μm,粒径密集于15-18um的产物占其总数的70.51%,粒度分布范围较窄,符合作为药物载体要求。
(2)微孔交联淀粉球的表面N、S元素含量比其元素组成明显偏高,这些氮元素的来源主要是交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺,证实了交联反应首先发生在淀粉的外围结构;可溶性淀粉与两种交联剂发生了交联反应,生成了新的物质--微孔交联淀粉球;产物的结晶度比可溶性淀粉要低,热稳定性与可溶性淀粉相比显著提高。
(3)微孔交联淀粉球对金属锌离子吸附行为能较好符合Freundlich吸附等温方程,属于单分子层吸附,Freundlich吸附等温方程为1nQ=1.0956lnCe-4.0774,微孔交联淀粉球主要通过配位吸附方式吸附锌离子,吸附前后,在结构和性能上有显著差异。锌离子与微孔交联淀粉球的上酰胺基和羟基形成了配位键;吸附锌离子使微孔交联淀粉球的结晶结构被进一步破坏。
(4)以亚甲基蓝为药物模型,自制的微球对亚甲基蓝的载药率约20%,包封率可达90%。
(5)证明了微孔交联淀粉球在人体环境内的生物可降解性能,并且降解可能遵循表面降解,只发生在固液界面,即微球表面的降解;与可溶性淀粉相比,微孔交联淀粉球的降解行为截然不同,可溶性淀粉降解迅速,而微球的降解程度随时间的变化趋于缓和,微球在模拟肠液环境中能够持续8h降解,累计降解率约为36.58%。
(6)微孔交联淀粉球既有抵御胃酸(控制淀粉微球在胃液3h结构稳定)的能力,又能在中性肠液肠液9h内平稳降解的特点,可以控制微球在3h内基本不降解,12h内缓慢降解,为淀粉微球在未来成为药物控释材料应用在医药方面做铺垫。