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聚电解质复合物(Polyelectrolyte complexes,PEC)是指两种带有相反电荷的大分子通过静电吸引力的相互作用所形成的大分子复合物。由于其具有很多优异性,近二十年来得到了广泛的研究,并在环保、新型膜材料、模板聚合、蛋白质分离、药物载体及分子自组装等领域得到了广泛的应用。天然聚阳离子电解质壳聚糖(CS),具有生物可降解性、低毒、良好的生物相容性,可自行降解、代谢,可被机体吸收和排泄等特点,因而广泛应用于生物医药和制剂。药物制剂上纳米粒子(又称毫微球,直径为10-1000nm)比微米粒子具有更多优越性,可使大分子顺利通过上皮组织,促进药物的渗透吸收,有效地提高药物的生物利用度,减少副作用。研究壳聚糖的分子参数和复合另一种高聚物对纳米粒子给药性能的影响,以及增强药物与生物体表作用的敏锐性和提高药物的传输效果都是很有意义的工作。 本论文的工作是基于上述研究背景以及发展趋势展开的,主要研究兴趣在CS基聚电解质复合物纳米粒子的制备、表征以及在药物载体方面的应用,得到了以下几方面的实验结果: (1)在酸性条件下,以过氧化氢降解高分子量壳聚糖,通过改变过氧化氢用量、反应温度以及反应时间得到不同分子量的壳聚糖,分子量的测定采用粘度法。利用阴离子染料茜素红(ARS)与CS在pH 5.0的NaAc-HAc缓冲液中生成复合物,反应体系在425nm处吸光值变化与壳聚糖含量成线性关系,据此建立一种具有高选择性和高灵敏度的简便快速测定壳聚糖含量的分光光度法。确定了含量分析的条件,建立了不同分子量CS的线性关系。采用该种方法可测量复杂样品中微量壳聚糖的含量。 (2)CS可以直接与阴离子药物复合形成纳米粒子完成对药物的包埋,我们以甘草酸(GLA)为模型药物,通过离子凝胶化作用在比较温和的条件下制备了CS-GLA纳米粒子。该方法的主要优点是过程中无溶剂和表面活性剂的存在,可以在室温下进行。该体系纳米粒子带有正的表面电荷,可以均匀地分散于水中,具有较好的稳定性。采用FT-IR、动态光散射、透射电镜、荧光光谱以及zeta电势研究了纳米粒子的物理化学性能,结果发现只有GLA/CS质量比大于0.04时体系才有纳米粒子生成,CS分子量、GLA/CS质量比、体系pH以及盐浓度对纳米粒子的水合半径和粒径分散都有比较明显的影响。制备纳米粒子的最佳条件是:CS分子量(Mws)17.9kDa,pH 6.5,GLA、CS质量比为0.09,该条件制备的纳米粒子平均水合粒径为298nm,分散指数0.04。透射电镜结果表明,纳米粒子是一种表面比较光滑的近球状结构。当GLA/CS质量比从0.07增加至0.14时,纳米粒子对GLA的包封率88.1%降至55.5%,而载药量则从6.4%增加至7.3%。体内、外药物释放研究发现,经CS包埋后对甘草酸具有一定的缓释效果。 (3)为了提高纳米粒子对药物的载药量,控制药物的体内外释放速度,我们制备了壳聚糖-聚天冬氨酸(CS-PAsp)纳米粒子用于亲水性药物的包埋。采用两种滴加方式研究聚电解质复合物纳米粒子的形成过程:CS溶液滴加入PAsp溶液中(正体系),或者相反(反体系)。结果发现通过改变正负电荷摩尔比可以得到正负表面电荷的纳米粒子,纳米粒子具有规整的球状结构,水合粒径在80-400nm之间。纳米粒子的微结构强烈依赖于正负电荷比以及CS和PAsp的分子量。系统地研究了CS、PAsp分子量、正负电荷比、纳米粒子制备条件、体系pH值、盐浓度以及温度等因素对纳米粒子水合粒径的影响,从而为快速构造特定结构纳米粒子提供理论依据。 (4)将正体系制备得到的CS-PAsp纳米粒子用于亲水性药物阿霉素(DOX)和5-氟尿嘧啶(5FU)的包埋,利用两种方法(混合法和吸附法)制备了载药纳米粒子。结果发现,纳米粒子对两种药物都有较高的载药量和包封率(分别达到DOX,38.5%和23.5%;5FU,40.2%和34.9%)。载药纳米粒子经戊二醛(GLA)交联后,具有较好的稳定性,室温下可放置三个月。体外释放表明,DOX由于较好的水溶性和较大的分子结构,主要包埋于纳米粒子表层结构,突释现象比较明显,而且控释效果不好。两种方法制备的载5FU纳米粒子经GLA交联后,控释时间可到144小时,突释也大大降低,体外释放机理基本上符合Hixson-Crowell模型。体内释放结果发现,交联纳米粒可以大大提高5FU的血药浓度曲线下面积,延长5FU的半衰期。研究还发现,体内外释放曲线具有显著的相关性,因而体外释放可以为体内释放提供理论依据。 (5)混合法载5FU正体系纳米粒子经交联后用于裸鼠肿瘤的治疗,21天后肿瘤体积和瘤重抑制率分别达到81.10%和72.79%,而单独5FU只有74.53%和65.3%。副作用研究发现,经载药纳米粒子治疗后的裸鼠,生理性能与生理盐水处理的无明显差异,而5FU治疗后各性能差异显著。