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壳聚糖载药微颗粒的制备方法

实验指南    2022-05-13 09:19

一、背景

壳聚糖的化学名称是(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,为白色或灰白色无定形、半透明、略有珍珠光泽的固体,是甲壳素的N-脱乙酰基的产物。其在自然界中的资源量仅次于纤维素,是自然界中唯一存在的碱性多糖。由于壳聚糖化学结构C-2位上是氨基,在其溶液中可形成阳离子.因此具有独特的理化性能,是少有的一种天然阳离子高聚物;又由于其良好的生物相容性和生物可降解性.壳聚糖在生物医药、环保、纺织、农业、食品等领域有着广泛的应用。

壳聚糖的结构

壳聚糖(CS)作为天然可降解生物材料,因其独特的生物相容性和降解性已广泛应用于组织工程、人丁皮肤、药物缓释载体等。但由于壳聚糖溶解度小,溶液黏度高使得纯壳聚糖溶液较难电纺。北京永康乐业科技发展有限公司专注于纳米纤维的制备与应用研究,其合作者产生一系列重要成果。四川大学褚良银等利用静电喷射技术,以西咪替丁作为模型药物,混有药物的壳聚糖水溶液作为喷射液,甲苯/正己醇的混合溶液作为接收液,成功制备得到可在酸性条件下溶解并突释给药的壳聚糖载药微颗粒[1]。Huang等用相似的方法制成了多孔壳聚糖纳米纤维,用戊二醛作为交联剂,把脂肪酶固定到壳聚糖纤维膜上,该纳米纤维膜对酶的固载量达到63.6mg/g,酶固定后活性保持率高达49.8%,热稳定性、重复使用和耐储存性等均得到提高,这种纳米纤维膜可用于生物传感器[2]。Bhattarai等的研究表明,壳聚糖与PEO的质量比为9:1时,纤维在水中能保持很好的结构,与格根包尔氏细胞和软骨细胞粘附性好,并能保持细胞的形态特征和生存能力,这种纳米纤维在组织工程、控制药物释放等方面有应用价值[3]。Zhang等将超高分子量聚氧乙烯加入壳聚糖溶液中进行静电纺丝,这种纤维适合伤口包扎、组织工程和药物缓释等需要[4]。

二、壳聚糖载药微颗粒的制备

2.1 仪器和试剂

    仪器:SS-2534H型静电纺丝装置 (北京永康乐业科技发展有限公司);磁力搅拌器 ;电 子天平;扫描电镜。

    试剂:壳聚糖( CS9088 ,北京永康乐业科技发展有限公司);二甲基亚砜、甲苯、正己醇(市售,分析纯);西咪替丁(药物)

2.2 壳聚糖载药微颗粒的制备

使用SS-2534H静电纺丝装置制备微颗粒。制备壳聚糖微颗粒时,是以混有药物的壳聚糖水溶液作为喷射液,甲苯/正己醇的混合溶液作为接收液。制备时,将配好的喷射液装入注射器中,通过注射泵推动喷射液由金属针头喷出,其中注射泵和注射器都垂直放置,在金属针头处施加正高压使喷射液滴在金属针头下形成喷射,高压控制在5~6kV之间即可。装有油相接收液的玻璃培养皿作为接收器放在磁力搅拌器上并置于金属针头的正下方,金属针头与接收液液面之间的距离为5cm。在喷射过程中,接收液需要缓慢地搅拌,以避免喷射液滴进入接收液中堆积、合并。离心或过滤分离,冻干收集。

三、结构表征

    扫描电子显微镜广泛应用于对静电纺纤维表面形貌的观察。在实际的应用中能够有效地反映具有不同表面形貌的静电纺纤维,包括光滑表面、珠串结构、带状结构和粗糙表面等。

    扫描电子显微镜的试样制备可分为两种:对于导电性良好的试样,可以直接用于电镜观察且能够保持其原始形貌;对于不导电或导电性差的试样,则需要对试样表面进行喷金或喷碳处理后才能够用于电镜观察。在具体实验中,当要对试样进行高放大倍数和高分辨率观察时,需要喷金或碳厚度在10nm,而一般情况下厚度在10~30nm范围为宜。

    扫描电镜观察壳聚糖载药微颗粒 (见Fig1),可以看出制备得到的微颗粒具有比较均一的粒径大小和良好的分散性。

Fig. 1 壳聚糖载药微颗粒的SEM 照片

参考文献

[1]褚良银,王小雪,巨晓洁,谢锐,汪伟,刘壮.化工进展,2015,34():3712-3718.

[2]Huang X J;Ge D;Xu Z K.Preparation and Characterization of Stable Chitosan Nanofihrous Membrane for Lipase Immobilization[外文期刊] 2007(09).

[3]Duan B;Dong C;Yuan X.Electrospinning of Chitosan Solutions in Acetic Acid with Poly (ethylene oxide) 2004(06).

[4]Zhang Y Z;Su B;Ramakriabna S.Chitosan Nanofibers from an Easily Electrospinnable UHMWPEO-doped Chitesan Solution System 2008(01).