殼聚糖-海藻酸鈉聚電解質(zhì)膜的制備及性能調(diào)控研究.pdf

1、由于聚電解質(zhì)復(fù)合物(Polyelectrolyte Complexes，PEC)的特殊性能，聚電解質(zhì)復(fù)合物在藥物控釋領(lǐng)域應(yīng)用的研究引起了重視，并在刺激響應(yīng)藥物控釋、細(xì)胞免疫隔離移植、多肽蛋白質(zhì)藥物的控釋、基因治療及人造疫苗等領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)展。利用在水溶液中，帶有相反電荷的多糖能形成聚電解質(zhì)復(fù)合物的性質(zhì)，殼聚糖作為典型的聚陽離子電解質(zhì)，可與聚陰離子電解質(zhì)海藻酸鈉通過靜電作用形成聚電解質(zhì)復(fù)合物，這種性質(zhì)被應(yīng)用在片劑包衣、海綿、微球、微囊

2、等的制備中。但是在微膠囊、微珠或包衣中，這種復(fù)合物以膜的形式原位形成，很難分離和表征。而且國內(nèi)外對聚電解質(zhì)復(fù)合物成膜的特性一直沒有詳細(xì)闡述。為解決這一問題，本實驗以殼聚糖、海藻酸鈉為基材，將這種聚電解質(zhì)復(fù)合物制成膜并對其性能進(jìn)行研究。
　　 本文采用溶劑揮發(fā)法制備殼聚糖-海藻酸鈉聚電解質(zhì)復(fù)合膜，對鑄膜液性質(zhì)和聚電解質(zhì)膜有關(guān)特性進(jìn)行研究。利用OM、SEM考察其共混狀態(tài)和外觀形貌，用FTIR和XRD等表征方法對基團鍵合、結(jié)晶情況進(jìn)行

3、分析，尤其對力學(xué)特性、吸水性、吸濕性、透光性等作了較為深入的研究，以磺胺嘧啶銀為模型藥物考察膜的體外釋放行為，并對影響藥物釋放的有關(guān)因素進(jìn)行分析，以期在殼聚糖-海藻酸鈉聚電解質(zhì)作為藥物摔釋載體的應(yīng)用方面有所進(jìn)展。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 1.采用相轉(zhuǎn)化溶劑揮發(fā)法，以殼聚糖、海藻酸鈉為基材制備殼聚糖-海藻酸鈉聚電解質(zhì)膜。FTIR結(jié)果顯示，殼聚糖和海藻酸鈉在共混后，均發(fā)生基團特征吸收峰的位移，表明殼聚糖的

4、功能基團與海藻酸鈉的功能基團發(fā)生了相互作用。XRD分析結(jié)果表明，殼聚糖膜在18.7°和22.5°出有峰值，分別代表水合和脫水晶形，海藻酸鈉膜在15.2°和22.5°處有結(jié)晶峰。而共混后，這種復(fù)合膜顯示無規(guī)則結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象可以解釋為殼聚糖和海藻酸鈉高分子鏈間的強烈靜電相互作用破壞了殼聚糖或海藻酸鈉分子形成的規(guī)則晶形結(jié)構(gòu)。
　　 2.采用溶液共混的方法，考查溶液粘度性質(zhì)。在實驗中，對于極稀溶液及高濃度殼聚糖和海藻酸鈉溶液，在共混過程

5、中，共混溶液均出現(xiàn)黏度最大值，而且用這種溶液鑄膜，膜的力學(xué)性能及吸水、透氣等性能都與溶液粘度性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)海藻酸鈉溶液中含有離子交聯(lián)劑鈣離子濃度為0.02％時，溶液顯示負(fù)觸變性。
　　 3.對殼聚糖-海藻酸鈉聚電解質(zhì)膜的力學(xué)性能方面進(jìn)行考查。相關(guān)實驗結(jié)果表明，共混溶液濃度和配比對膜的力學(xué)性能有重要影響。對于用極稀溶液配制的聚電解質(zhì)膜，當(dāng)海藻酸鈉的含量為50％時，共混液的黏度達(dá)最大值224cps，鑄膜后，干膜有最大斷裂強度52.16

6、 MPa，濕膜有最大斷裂伸長率為46.28％，綜合顯示聚電解質(zhì)復(fù)合物的形成對聚電解質(zhì)膜的性能有重要影響。離子交聯(lián)劑鈣離子的存在以及配制溶液時溶劑的極性都會對聚電解質(zhì)膜的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。加入不同濃度的鈣離子后，膜的剛性增加，這可能與鈣離子在海藻酸鈉的羧基之間建立橋連有關(guān)。降低溶劑極性能有效降低聚電解質(zhì)復(fù)合物的生成速率。在較低極性的溶液中，殼聚糖分子鏈成卷曲狀，減少了與海藻酸鈉分子鏈的鏈間相互作用。從結(jié)果可以看出，隨著溶劑極性的降低，聚電

7、解質(zhì)膜的力學(xué)強度下降，脆性增加。
　　 4.對殼聚糖-海藻酸鈉聚電解質(zhì)膜的吸水、透光/氣性、刺激響應(yīng)方面進(jìn)行研究。實驗結(jié)果顯示，這種聚電解質(zhì)膜顯示pH響應(yīng)和離子強度響應(yīng)的吸水特性，在低pH和高pH外界環(huán)境下，聚電解質(zhì)膜均顯示膨脹吸水特性；此聚電解質(zhì)膜在濕態(tài)下可看做離子性凝膠，隨著外界溶液離子強度的增大，凝膠膨脹吸水減少，這可能與離子凝膠內(nèi)外滲透壓差減小有關(guān)，減少了極性水分子的滲入，而且當(dāng)NaCl濃度達(dá)到0.2M時，基質(zhì)膜的吸水率

8、不再發(fā)生顯著變化。為了更清晰說明在兩種材料的配比為1:1時生成的聚電解質(zhì)復(fù)合物對聚電解質(zhì)膜性能的影響，本實驗考查了鈣離子、溶劑極性、配比和鑄膜液放置時間對聚電解質(zhì)膜的WVTR的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)鈣離子含量為0.01％時，聚電解質(zhì)膜的水蒸汽透過率最大。這可能與溶劑極性降低后，高分子鏈蜷曲，減少了高分子鏈基團間的相互作用，從而增加了高分子鏈間的孔隙，利于水蒸汽透過，導(dǎo)致聚電解質(zhì)膜水蒸汽透過率增加有關(guān)。對于純膜，其WVTR均顯示較高值，而對于

9、對于復(fù)合膜，只有配比為1:1時的復(fù)合膜顯示較高的WVTR，與其他配比相比，有顯著差異(p<0，05)，這可能與聚電解質(zhì)生成量較多，導(dǎo)致更多多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，更利于水蒸汽的透過有關(guān)。本實驗制備的聚電解質(zhì)膜的WVTR從442至618g/m2/day，可以通過組分配比調(diào)節(jié)膜的WVTR。隨著鑄膜液放置時間的延長，聚電解質(zhì)膜的WVTR下降，可能是因為對于新鮮配制的鑄膜液，兩種高聚物中的氨基基團和羧基基團由于空間位阻的作用而沒充分接觸鍵合。而在放置過程

10、中，殼聚糖和海藻酸鈉的高分子鏈旋轉(zhuǎn)伸展，有利于未反應(yīng)的功能基團接觸反應(yīng)。結(jié)果是放置一段時間的鑄膜液高分子之間相互作用更強，導(dǎo)致形成的聚電解質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)更致密，因此WVTR隨著放置時間的延長而顯著下降。在透光實驗中，殼聚糖膜/海藻酸鈉聚電解質(zhì)膜膜顯示具有優(yōu)良的透光性能。
　　 5.體外藥物釋放實驗中，當(dāng)海藻酸鈉的含量為50％時，藥物的累積釋放量最大，相同時間內(nèi)釋放的藥物最快最多，此時的凝膠具有不溶于水的，有彈性的多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著