肝靶向甘草次酸修饰的壳聚糖纳米粒子的合成和表征

肝靶向甘草次酸修饰的壳聚糖纳米粒子的合成和表征 肝靶向甘草次酸修饰的壳聚糖纳米粒子的 合成和表征 Vo1.28 2007年6月 高等学校化学学报 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES No.6 1098,l1OH0 [研究快报] 肝靶向甘草次酸修饰的壳聚糖纳米粒子的 合成和表征 查瑞涛,贺晓婷,杜田,袁直 (1.南开大学高分子化学研究所,功能高分子材料教育部重点实验室,天津300071; 2.天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300457) 关键词甘草次酸;壳聚糖;肝靶向 中图分类号0625文献标识码A文章编号0251-0790(2007)06—1098-03 肝靶向给药系统?(Hepatictargeteddrugdeliverysystem,HTDDS)是药剂学研究领域中的热点之 _- ,HTDDS可将药物有效地输送至肝脏的病变部位,减少用药剂量和给药次数,并减少对其它脏器的 伤害,提高治疗效果,因此,HTDDS对肝脏疾病的治疗具有积极的推动作用. 甘草为豆科植物,它的药理作用的有效成分主要是甘草酸(Glycyrrhizicacid,GL)和甘草次酸(Gly. cyrrhetinicacid,GA).甘草次酸在肝脏中高度蓄积”J,甘草酸在体内水解为甘草次酸,脂质体经甘 草酸表面修饰后具有良好的趋肝性和肝细胞靶向性J.壳聚糖(CTS)来源广泛,廉价易得且具有很好 的生物相容性和可降解性,作为一种新型药用辅料在缓控释给药系统中,特别是在微球中的应用已引 起了人们浓厚的兴趣... 本文合成了修饰甘草次酸的壳聚糖(GA.CTS),采用离子交联法制备了GA.CTS纳米粒子.该材料 可能具有肝细胞主动靶向作用,为进一步的肝靶向药物控释的研究奠定了基础. 1实验部分 1.1试剂与仪器甘草次酸(HPLC纯度i>98%),西安富捷公司;水溶性壳聚糖(分子量10000,脱乙 酰度>95%),浙江玉环海洋生物公司;其它化学试剂均为 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 纯.Millipore微孑L滤膜 (450nm,低蛋 白吸附).VarianUNITYPlus.300MHz核磁共振谱仪(室温,0.5mol/LDC1/D2O,TMS内标);Nicolet 5DX?R光谱仪(漫反射法,在397,4000cm一范围内扫描);EM400ST透射电镜仪(TEM)(Philips 公司);光子相关谱仪(PCS美国Brookhaven). 1.2甘草次酸修饰壳聚糖的合成将1g甘草次酸(GA)的50mLDMF(N,N.二甲基甲酰胺)溶液和 质量分数为1%的壳聚糖(CTS)水溶液混合搅拌均匀,向混合液中缓慢滴加EDC?HC1[1.(3.二甲氨 基丙基).3.乙基碳二亚胺盐酸盐]的水溶液,反应24h后,倾入到800mL丙酮中,静置24h.将沉淀 过滤,依次用丙酮,乙醇,乙醚洗涤,室温真空干燥.合成路线如Scheme1所示.取代度(每100个壳聚 H0 GA 0H~w-OH,~-OHt, H0HHH, / 小.//J H./,三[三二}/G.T Scheme1SynthesisrouteoftheGA-CTS 收稿日期:2006—12-04. 基金项目:教育部天津大学一南开大学科技合作基金和天津市自然科学基金(批准号:07JCZDJC00700)资助. 联系人简介:袁直(1961年出生),女,博士,教授,博士生导师,从事生物医用材料研究.E-mail:zhiy@nankai.edu.cn 查瑞涛等:肝靶向甘草次酸修饰的壳聚糖纳米粒子的合成和表征 糖糖环单元修饰甘草次酸的个数)通过紫外光谱确定. 1.3GA.CTS纳米粒子的制备分别配制修饰甘草次酸的壳聚糖(0.5mg/mL)和离子交联剂TPP(三 聚磷酸钠,0.2mg/mE)的水溶液.取2mLTPP溶液,在超声条件下滴加到2mLGA.CTS溶液中. 1.4GA.CTS纳米粒子对牛血清白蛋白(BSA)的包封将不同浓度的BSA加入到5mI的GA—CTS溶 液中,使BSA的最后质量浓度分别为0.2,0.5,1.0,2.0mg/mL,并使GA.CTS的最后质量浓度为2.0 mg/mL,再加入2mL0.6mg/mLTPP溶液,在室温磁力搅拌条件下,自发生成包封有BSA的纳米粒 子.将样品在15?下以17000r/min转速离心30min,从水溶液中分离出纳米粒子,冷冻干燥.上层 清液用紫外分光光度仪测定A=278Elm处的吸收,计算游离的BSA质量,平行测定4次.按下式计算 样品的包封率(EE)和载BSA率(Lc):EE=[(一W游)/W总]×100%,LC=[(总一W游)/W纳米粒] ×100%,式中,表示(BSA)药物总量,}表示游离(BSA)药物质量;々米粒表示纳米粒质量. 1.5包封牛血清白蛋白(BSA)的GA.CTS纳米粒子的体外释放将包封有BSA的GA.CTS纳米粒子 置于含有10mL缓冲液的试管中,在转速80r/min的摇床中于37?恒温处理,适当间隙.样品在4? 下以17000r/min的速度离心30min,取出2mL上层清液,用新鲜生理盐水补充.用考马斯亮蓝法测 量释放出的BSA的质量,绘制纳米粒子的释放曲线,取4次测定的平均值.用未包封BSA的纳米粒子 作校正曲线, 1.6GA—CTS纳米粒子的稳定性将GA.CTS纳米粒子溶液过Millipore450Elm微孔滤膜;取2mL滤 液加入到光学试剂瓶中,在室温下保存,每间隔一段时间观察. 2结果与讨论 2.1GA.CTS的合成与表征壳聚糖在3363cm处出现(0一H)和(N—H)伸缩振动吸收峰,在 2877cm处出现(CH)伸缩振动吸收峰.在1590和1310(3m处分别出现(N—H)弯曲振动和 (c—N)伸缩振动吸收峰.在1400cm附近分别出现(CH:)弯曲振动吸收峰.在1155cm处出现 糖苷键(c一0一c)伸缩振动吸收峰,在1095和1050cm附近出现多糖(c一0H)伸缩振动吸收峰. GA.CTS的红外光图谱与壳聚糖相比,在1657和1540cm处出现了较明显的酰胺峰,1590cm处的 NH:峰减弱,说明在氨基上进行了酰化反应.壳聚 糖的HNMR谱(图1谱线0)(400MHz,DC1/ D2O),:4.7(H1),2.9(H2),3.4,3.9(H3,H4, H5,H6),1.9(NHCOCH).在GA—CTS的HNMR 谱(图1谱线6)中,2.5和2.7处出现了新的吸收 峰,分别是GA基团的CH:和与GA基团相联的 H2.其它的基团归属,:4.7(H1),2.9(H2), 3.6,4.1(H3,H4,H5,H6),1.9(NHCOCH).核 磁共振谱说明壳聚糖NH:上已经修饰了GA基团. I .鼯()3 , 4—56C. H2(GA) ? 765432lO O Fig.1HNMRspectraofCTS(a)andGA-CTS(b) 2.2纳米粒子的表征用动态光散射研究了GA.CTS.TPP纳米粒子的粒径分布,结果表明,过膜的纳 米粒子平均直径为(120.2?2.4)Elm,分布较窄. 由透射电镜照片(略)可见,GA—CTS—TPP和BSA.GA—CTS—TPP纳米粒子都具有较好的球形外观. 2.3GA.CTS纳米粒子BSA的包封由图2可见,BSA的初始浓度越高,制备的纳米粒子对BSA的包 封率越低.当BSA的质量浓度从0.2mg/mL增加到2.5mg/mL时,GA—CTS—TPP纳米粒子对BSA的包 封率从81%下降到52%,但BSA的负载量从26%增加到47%.随着BSA浓度的增大,单个BSA分子 与TPP发生离子相互作用的几率降低,同时与壳聚糖的吸附作用的相对几率也降低,所以BSA包封率 降低.但随着BSA浓度的增大,与TPP和GA.CTS发生离子作用与吸附作用的BSA总量在增多,所以 BSA的负载量增大.BSA的包封也受到GA基团取代度的影响(图3).当GA基团取代度从1%增加到 5%时,GA.CTS.TPP纳米粒子对BSA的包封率从45%增加到75%.这主要是由于随着GA基团的疏水 作用和空间位阻作用的加大,GA.CTS主链上氨基与TPP的相互作用减弱,BSA的氨基可以和TPP发 生更多的相互作用,BSA的包封率升高. l100高等学校化学学报Vol_28 0 宝 导 U t.rd ConcentrationofBSA/(mgmL) Fig.2InfluenceofBSAinitialconcentrationon encapsulationefficiency 2.4GA.CTS纳米粒子的稳定性将过膜前后的GA—CTS (见图4).发现过膜后的纳米粒子可以稳定放置14 个月而未发生明显变化,光散射研究结果表明,纳 米粒子平均粒径仅增大约5.0nm.没有过膜的纳米 粒子水溶液在3d后有轻度混浊,光散射研究结果 表明,此时体系内有约5m的较大粒径粒子存在. 没有过膜的纳米水溶液在14d后有沉淀生成.由于 没有过膜的GA—CTS纳米水溶液存在较大颗粒的灰 尘或比较大的交联粒子,溶液在放置后,其它纳米 粒子以它们为核团聚而形成沉淀. 龟 箸 三 MolarfractionofGAgroup(%) Fig.3InfluenceofGAsubsfituenton encapsulationefficiency 纳米水溶液于室温下放置,观测其稳定性 kz-~)? 一 l 参考文献 Diameter/nm 5000 蚤 占 Diameter/nm SizedistributionsofGA-CTS-TPPnanoparti clesbefore(A)andafterfiltration(B) [1]KumarV.,BankerG.S..TargetedOrientedDrugDeliverySystems[A].BankerG.S.,RhodesC.T.Eds. ;ModernPharmaeeuties 3ed.,Vo1.72[M],NewYork:MarcelDekker,1996:61l80 [2] [3] [4] [5] [6] WangZ.,NishiokaM.,KurosakiY.,eta1..Bio1.Pharm.Bul1.[J],1995,18(9):l238一l24l YANGShah—Mai(杨山麦),ZHOUFang—Cheng(周方成),GUYun—Ti(顾云 娣).ChineseJournalofHepatology(中华肝脏病杂志) [J],1999,7(s1):27--29 NegishiM.,[rieA.,NagataaN.,eta1..BioehimieaetBiophysieaActa(BBA)——Biomembranes[J],1991,1066(1):77—82 SayokoO.,HidekiT.,HiroshiK..Bio1.Pharm.Bull_[J],1994,17(7):94043 ZHENGJian.Hua(郑建华),LIUChao.Wu(刘朝武),BAODe—Cai(包德 才).Chem.J.ChineseUniversities(高等学校化学学报) [J],2006,27(6):1l82一l185 SynthesisandCharacterizationofChitosanNanoparticlesModified byGlycyrrhetinicAcidasaLiverTargetingDrugCarrier ZHARui—Tao一,HEXiao—Ting,DUTian,YUANZhi (1.KeyLaboratoryofFunctionalPolymerMaterials,MinistryofEducation,InstituteofPolwnerChemi stry, NankaiUniversity,Tianjin300071,China; 2.CollegeofMaterialScienceandChemicalEngineering,TianjinUniversityofScience&Technol ogy,Tianjin300457,(m) AbstractChitosanderivativewithglycyrrhetinicacid(GA),whichwasaccumulatedspecificallyinliver, wassynthesized.Byion—crosslinkingofTPPinGA—CTSsolution.GA—CTS—TPPcomplexnanoparticleswere obtained.ThephysicochemicalpropertiesofthesenanoparticleswereinvestigatedbyusingTEMandD LS. TheexperimentinvitroBSAentrappedwasstudied.GA—CTS—TPPnanoparticlesarewelldispersedandstable inaqueoussolutionin14months. KeywordsGlycyrrhetinicacid;Chitosan;Livertargeting(Ed.:H,J,Z) 一一lJJ?口0焉一ns导3u叫