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葡甘聚糖/黄原胶复合凝胶的性能及其作为药物载体的应用研究

作　者: 魏钊华
导　师: 李光吉
学　校: 华南理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 葡甘聚糖(KGM) 黄原胶(XG) 复合凝胶尿素左旋多巴(L-Dopa) 4-氨基水杨酸(4-ASA) 缓释
分类号: TQ460.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

魔芋葡甘聚糖(KGM)和黄原胶(XG)都是来源丰富的可再生的天然聚多糖,一直被广泛作为食品或食品添加剂用于食品工业。它们具有优异的生物相容性和可生物降解性,降解产物对人和环境均不会产生危害。研究已发现,KGM和XG之间存在强的协同作用,两者形成的复合凝胶的粘度和凝胶强度比相同浓度下单一凝胶要强得多;KGM在经过上消化道时不会被存在于胃及小肠的酶所降解,只有当到达结肠部位后,被存在于结肠内的β-甘露糖酶降解,而XG更是不能在人体消化酶的作用下降解。这些性质赋予了KGM/XG复合凝胶作为缓释肥料和口服药物载体的优异的基本特性。因此,设计和制备具有适宜的凝胶强度和溶胀特性的KGM/XG复合凝胶,研究其作为化肥和口服药物载体时的释放特性具有重要的意义和广阔的应用前景。本研究首先在多糖总浓度为0.2~2 wt %的范围内,制备了一系列不同KGM/XG质量比的复合凝胶,利用质构测试(TPA)和流变测试(RDA)对复合凝胶的凝胶强度进行表征,从而确定在多糖总浓度为1%,KGM/XG质量比为1∶1的条件下制备的复合凝胶可表现出较强的协同作用,凝胶强度较高,其三维网络结构能在一定压力和温度范围内保持相对稳定。对KGM/XG复合凝胶在不同条件下的溶胀行为研究表明:该复合凝胶的溶胀行为具有明显的pH敏感性。在pH?6.0的酸性环境中,其溶胀会受到抑制;当pH值在6.0~8.0的范围内,复合凝胶的平衡溶胀度随着pH值的增大而明显增大,并在pH值为8.0时达到最大值。根据上述结果,以用量最大的氮肥尿素、抗帕金森病药物左旋多巴(L-Dopa)和用于治疗溃疡性结肠炎的药物4-氨基水杨酸(4-ASA)作为模型药物,分别制备了包埋尿素、L-Dopa和4-ASA的载药KGM/XG凝胶体系,考察了其基本性质和在不同温度和pH环境下的释放特性及其机理。研究结果表明:(a)包埋尿素的KGM/XG复合凝胶具有与不含药物的复合凝胶相似的凝胶强度和流变性能;包埋L-Dopa和4-ASA的KGM/XG复合凝胶则由于L-Dopa或4-ASA与多糖大分子之间的氢键交联作用而表现出较高的凝胶强度和较低的平衡溶胀度,当载药量达到25.0 mg/g时,这种作用尤为明显。这一效应有利于抑制凝胶内药物的扩散释放,实现药物的缓释和控释。(b)包埋尿素的KGM/XG复合凝胶在中性水介质中,尿素释放主要由复合凝胶的溶胀行为所控制。升高温度会加速复合凝胶的崩解,从而增大尿素的释放速率和累积释放率。包埋尿素的复合凝胶的释放行为具有明显的pH敏感性。在碱性条件下,在50 h的释放过程中,尿素的释放速率加快,累积释放率明显增大;pH 2.0时50 h的尿素累积释放率仅为11.8%,释放曲线平缓。因此,在较偏酸性的条件下,包埋尿素的KGM/XG复合凝胶能够在相对长的时间内实现缓释。(c)包埋L-Dopa的KGM/XG复合凝胶和包埋4-ASA的KGM/XG复合凝胶的药物释放具有明显的pH敏感性。二者在pH为1.0的模拟人体胃液中,3 h内药物的累积释放率较低,仅分别为13.21%和7.38%;在pH为6.8和7.4的模拟人体肠液中,24 h内L-Dopa的累积释放率则分别为53.53%和76.62%,4-ASA的累积释放率则分别为63.00%和68.04%。因此,用KGM/XG复合凝胶作为口服L-Dopa和4-ASA的药物载体可以减少药物的“首过效应”,减少给药次数,降低药物的毒副作用,实现结肠内的药物缓释和靶位给药的目的。(d)利用Peppas方程分别对包埋L-Dopa和4-ASA的载药KGM/XG复合凝胶在不同pH环境下的释放曲线进行拟合分析,发现在所测试的pH值范围内,L-Dopa释放的理论拟合曲线与实验曲线相似,释放参数n ? 0.45,说明L-Dopa从KGM/XG复合凝胶中的释放遵循Fickian扩散机制;在pH为1.0和6.8的介质中,4-ASA释放的理论拟合曲线与实验曲线也相似,释放参数n分别为0.3307和0.3959,4-ASA的释放同样遵循Fickian扩散机制;而在pH为7.4的介质中,n值为0.5848,说明在这一条件下,4-ASA的释放受扩散和复合凝胶药物载体骨架溶蚀共同控制。

葡甘聚糖/黄原胶复合凝胶的性能及其作为药物载体的应用研究

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