GSH-pH雙重敏感性羧甲基殼聚糖凝膠的制備及其性能研究.pdf

1、二硫鍵交聯(lián)法制備凝膠因具有制備條件溫和（可在空氣中氧化交聯(lián)），無需使用其他有毒的的交聯(lián)劑，可實現(xiàn)藥物的原位包載，還原響應性，無毒性及在生理pH環(huán)境中穩(wěn)定性等優(yōu)點被廣泛用于蛋白質、DNA、細胞等的藥物傳遞系統(tǒng)及植入支架、組織修復等組織工程中。羧甲基殼聚糖——具有較好的水溶性、pH敏感性、低毒性，生物可降解性，生物相容性，抗菌性，成模及成凝膠性等性能在生物醫(yī)藥、組織工程等領域受到廣泛關注。本文利用羧甲基殼聚糖的優(yōu)點與巰基氧化交聯(lián)的特性，以羧

2、甲基殼聚糖為原料，設計制備得到了對巰基苯甲酸-羧甲基殼聚糖及GSH/pH雙重響應性羧甲基殼聚糖凝膠，并研究了其相關性能。為新型的粘附性材料研究及蛋白質類藥物載體的設計提供支持。主要研究內容和結論如下:
　　 1.以羧甲基殼聚糖為基質，通過羧甲基殼聚糖的氨基與對巰基苯甲酸的羧基間的?；磻苽鋵€基苯甲酸-羧甲基殼聚糖;并對巰基化合物的粘附性及氧化活性進行研究。
　　 通過酰化反應制備得到了不同取代度的巰基化羧甲基殼聚糖(

3、MBA-CMCS)。此巰基聚合物顯示很好的粘附性，且隨著巰基含量的增加粘附性增加。與羧甲基殼聚糖相比，粘附時間可延長110多倍，粘附力能增加3.5倍。這歸因于芳香化巰基化合物具有較低的pKa值，在弱酸或者中性、堿性條件皆具有很好的反應性，可與黏膜上的糖蛋白的巰基迅速交聯(lián)呈現(xiàn)較好的粘附性。良好的溶解性能與較強的粘附性使得巰基苯甲酸-羧甲基殼聚糖可以作為眼、鼻粘膜及陰道等給藥系統(tǒng)粘附材料。
　　 2.將對巰基苯甲酸-羧甲基殼聚糖溶液

4、在室溫下、空氣中氧化交聯(lián)制備得到雙重敏感性凝膠。并對此凝膠的力學性能、pH敏感性和GSH響應性進行研究。
　　 對巰基苯甲酸-羧甲基殼聚糖水溶液在室溫下氧化交聯(lián)形成力學性能較好的凝膠，制備方法簡單方便、條件溫和，無需要額外的交聯(lián)劑。此凝膠具有U型的pH敏感性、谷胱甘肽(GSH)響應性。在pH4.0-6.0緩沖液中，此凝膠的平衡溶脹較低，而在強酸性和強堿性緩沖液，由于靜電斥力作用，凝膠平衡溶脹程度明顯增加。而在含有GSH的緩沖液中

5、凝膠溶脹程度明顯增加。凝膠在較高濃度的GSH緩沖液中可以降解，這是因為二硫鍵與GSH間發(fā)生置換反應，破壞凝膠的網狀結構，致使凝膠形成可溶性的聚合物。這為多重響應性的智能載體設計提供理論基礎。
　　 3.對此雙重響應性凝膠的溶脹動力學進行研究，并探討其溶脹模型。
　　 凝膠在pH4.0-6.0緩沖液中的溶脹呈現(xiàn)過溶脹現(xiàn)象，遵循E.Díez-Pe(n)a的過溶脹動力學模型，理論與實際的數據一致。這主要是由于羧基與氨基間的協(xié)同

6、離子交聯(lián)作用導致的。在pH＞6.0和pH＜4.0緩沖液中，羧基和氨基間較強的離子間斥力導致過溶脹現(xiàn)象消失，溶脹過程遵循Schott二級動力學模型。此凝膠溶脹時過溶脹現(xiàn)象是否出現(xiàn)主要取決于羧基與氨基的pKas，只有在pKa(-COOH)＜pH＜pKa(-NH3+)的范圍內此過溶脹現(xiàn)象才會出現(xiàn);當pH＞pKa(-NH3+)或pH＜pKa(-COOH)時，過溶脹現(xiàn)象消失。通過改變氨基與羧基間的離子交聯(lián)而設計智能載體材料在控釋藥物的研究領域很有

7、意義。
　　 4.以牛血清蛋白(BSA)為模型藥物制備載藥凝膠;考察了此凝膠的組成對釋放行為的影響，研究了此凝膠在不同的pH值和不同濃度的GSH環(huán)境下的釋藥行為。
　　 此凝膠可實現(xiàn)原位載藥:通過簡單混合MBA-CMCS聚合物溶液與牛血清蛋白，在空氣中自發(fā)氧化交聯(lián)可得到載藥凝膠。對于二硫鍵的含量較高的載藥凝膠，由于凝膠網絡緊致，BSA的釋放相對較慢。在pH7.4緩沖液中，BSA釋放行為遵循Fick擴散機理。載藥凝膠具有p