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壳聚糖基药物缓释材料的制备及性能研究

作　者: 卢娟
导　师: 梁列峰
学　校: 西南大学
专　业: 材料学
关键词: 壳聚糖复合绒网药物缓释模拟体液降解
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

壳聚糖(chitosan, CS)是甲壳素脱去N-乙酰基的衍生物,结构中含有多个-OH与NH2等极性基团,水合能力好,无毒,粘附性高且与生物体有良好的亲和相容性,是一种新型天然医用高分子材料,其可被制作成溶液,纤维,凝胶和膜应用于不同领域。壳聚糖可以作为药物释放载体的主要候选材料。CS具有海绵状的特殊结构的溶胶性能,通过适当的交联反应和制备方法,可以控制药物持续放出,改善药物的溶解性和吸收性,使分散在壳聚糖中的药物达到理想的释放速度。但CS结晶度低,分子排列松散,自由体积大,对水的选择性是通过分子键上的氨基和羟基作用,纯CS试样抗水性较差,脆性较大,力学性能欠佳,易降解,限制了其作为长效药物缓释载体的应用。因此考虑通过引入新的化学基团形成复合物改善壳聚糖的性能。聚乙烯醇(polyvinyl alcohol-PVA)易溶于热水中,主链上含有大量-OH,可以作为引入活性官能团的反应点,具有优良的成纤成膜性,可以赋予复合物以机械性能。丝胶(silk sericin-SS)占桑蚕丝的25%左右,含有大量-OH、-NH2、-COOH等亲水性基团,表现出良好的水溶性和吸水性,与CS共混可嵌入CS长链,生物学特征明显,更能表达复合物的生物相容性。本文利用CS分子上氨基和羟基的活性,以CS为基质,引入新的化学基团,经过选择基体物质的组分及配比、共混方式与构型设计,实现复合物降解与功能性物质释放的动力学参数的设计与控制。本文的研究内容是选择合适的成型工艺,通过溶液共混方法制备CS/PVA复合膜,CS/SS复合膜,CS/PVA复合绒网,纯CS绒网与纯CS膜,对其各项降解性能进行表征。本研究利用织物强力仪测试膜在SBF内降解前后的强力变化；利用光学显微镜以及扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌变化,并推测降解机理；用失重率曲线量化表征降解性能；用红外光谱分析仪定性分析降解前后样品的成分变化。研究结果表明：1.制备优良性能的成品的条件：CS绒：20w(脱乙酰度97%),浓度为2%,3%乙酸,凝固浴为15%(w/v) NaOH+10%(v/v)乙醇混合液,干燥40℃(12h)；CS膜：15w(脱乙酰度97%),浓度为2%与2.5%,3%乙酸,3%NaOH(脱膜剂)；CS/PVA膜：PVA与CS的浓度比为8/2与12/2,V：V=1：1,干燥温度40℃,3%NaOH(脱膜剂)；CS/SS膜：c(CS):c(SS)=2:2.2与2:3.7, V(CS):V(SS)=2:1,混合温度为70℃；CS/PVA绒的最佳工艺组合为：PVA与CS的浓度比为10/3,混合凝固浴,纺丝温度为20-25℃,凝固浴转速为高速。2.膜材料的降解速度主要与成膜原料(分子量)、浓度、厚度有关,分子量小、浓度低、膜厚均匀且薄的膜降解快,在SBF内降解后,宏观表现为膜逐步破裂成碎片,体积减小,分子角度为化学键的断裂分解。3.可以通过原料分子量、在凝固浴中凝固速度等的选择,制备强度高,纤度均匀的初生纤维,自然堆积后形成具有一定网络结构的绒网,控制丝绒的堆砌密度,绒网的孔洞分布均匀,孔径大小相近,为包裹在绒网内的药物提供其在释放过程的扩散通道。4.在CS中混入其他高分子聚合物,如PVA与SS,制成的复合物均能使其在SBF内的降解速度改变。CS/PVA复合膜,PVA中的羟基与CS分子中氨基H+形成了大量的分子内与分子间氢键,PVA扮演强力支撑的作用,增大了膜的强力值,使复合膜在SBF内能长时间不被溶蚀；CS/SS复合膜,CS的降解速度由于SS的引入而被抑制,SS团聚形成吸附降解中心,成为调控CS/SS膜降解速度的因子。根据降解速度快慢排序：CS膜>CS/SS膜>CS/PVA膜；CS绒网>CS/PVA绒网。传统的药物制剂通常服药初期血药浓度易超限,后期浓度较低有可能失效。本文制备的复合物期望在释放环境中,载体中的物质通过可调控的载体降解、构型变化而均匀地扩张、释放：基体材料为生物降解型,在体液内结构逐渐松散,减小扩散阻力,最终实现药物恒量释放。而将壳聚糖与不同的聚合物共混,能得到壳聚糖单纯使用时所没有的综合性能,分析不同形态复合物的降解速度与降解机理,可为长效药物缓释系统剂型的制备提供新的依据。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
第1章绪论  9-26
  1.1 生物材料  9-11
    1.1.1 生物材料定义  9
    1.1.2 生物材料的分类  9-10
    1.1.3 对生物材料的要求  10
    1.1.4 生物可降解材料  10-11
  1.2 药物缓释系统  11-16
    1.2.1 药物缓释系统的研究现状  11-12
    1.2.2 药物缓释系统的释放机理  12-13
    1.2.3 药物控释剂及释药方式  13-16
  1.3 壳聚糖(chitosan-CS)  16-20
    1.3.1 壳聚糖的结构  16-17
    1.3.2 壳聚糖的理化性质  17-18
    1.3.3 壳聚糖的生物学活性  18
    1.3.4 壳聚糖在生物材料方面的应用  18-19
    1.3.5 壳聚糖在药物缓释系统的应用  19-20
  1.4 聚乙烯醇(polyvinyl alcohol-PVA)  20-22
    1.4.1 聚乙烯醇的结构  20
    1.4.2 聚乙烯醇的性质  20-21
    1.4.3 聚乙烯醇在生物材料的应用  21-22
    1.4.4 聚乙烯醇与药物缓释系统  22
  1.5.丝胶(silk sericin-SS)  22-24
    1.5.1 丝胶的结构和性质  22-23
    1.5.2 丝胶的生物医学功能  23
    1.5.3 丝胶在药物缓释系统的应用  23-24
  1.6 复合型药物缓释系统  24
  1.7 样品测试方法及原理  24-25
    1.7.1 红外吸收光谱的基本原理  24-25
    1.7.2 扫描电子显微镜的工作原理  25
  1.8 本研究设计思路  25-26
第2章壳聚糖绒成型及性能分析  26-35
  2.1 壳聚糖纤维的成型方式  26
    2.1.1 纺丝原理  26
    2.1.2 纺丝工艺图  26
  2.2 高分子溶液粘度  26-27
    2.2.1 粘度概述  26-27
    2.2.2 粘度的测试方法  27
    2.2.3 纺丝与粘度  27
  2.3 模拟体液(SBF-simulated body fluid)  27-28
    2.3.1 模拟体液的成分  27-28
    2.3.2 模拟体液的用途  28
  2.4 壳聚糖纺丝  28-30
    2.4.1 主要实验试剂、仪器与设备  28-29
    2.4.2 壳聚糖丝绒的制备  29-30
  2.5 壳聚糖绒片的降解性能  30-34
    2.5.1 吸水率测定  30-31
    2.5.2 失重率测试  31
    2.5.3 表面形貌变化  31-32
    2.5.4 扫描电镜分析降解特征  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章壳聚糖膜材料在模拟体液内降解性能分析  35-41
  3.1 原料、试剂与仪器设备  35
  3.2 壳聚糖膜的制备  35-36
  3.3 壳聚糖膜的性能测试  36-40
    3.3.1 壳聚糖溶液的粘流特征  36-37
    3.3.2 壳聚糖膜的吸水率测试  37
    3.3.3 壳聚糖膜的强力测试  37-38
    3.3.4 壳聚糖膜的失重率测试  38
    3.3.5 壳聚糖膜的形貌变化  38-39
    3.3.6 壳聚糖膜的红外光谱分析  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章聚乙烯醇、丝胶对壳聚糖基复合材料降解的  41
调控作用的研究  41-59
  4.1 CS/PVA复合膜的制备  41-47
    4.1.1 CS/PVA复合膜的制备  41
    4.1.2 CS/PVA溶液的粘流特性  41-42
    4.1.3 CS/PVA复合膜的降解性能测试  42-47
  4.2 CS/SS复合膜  47-53
    4.2.1 CS/SS复合膜的制备  47-48
    4.2.2 CS/SS溶液的粘流特性  48-49
    4.2.3 CS/SS复合膜的降解性能测试  49-53
  4.3 CS/PVA丝绒成型  53-58
    4.3.1 正交试验法制备CS/PVA丝绒  53-56
    4.3.2 CS/PVA丝绒的降解性能测试  56-58
  4.4 本章小结  58-59
全文主要结论  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-68
在学期间发表论文  68

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