于金剛， 黃可龍， 唐金春

(中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙 410083)

隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)和納米科學(xué)研究的不斷發(fā)展，納米粒子載藥體系正憑借其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)已成為藥物控制釋放和靶向釋放研究的主要方向[1～3]。碳納米管(CNT)因其具有良好的力學(xué)性能、大比表面積、優(yōu)異的細(xì)胞穿透性能，已成為最有潛力的醫(yī)藥載體材料之一[4,5]。大量的研究結(jié)果表明改善CNT的溶解性可提高其生物相容性。

新喹諾酮具有廣譜活性、強(qiáng)殺菌作用、對(duì)感染組織良好的滲透力以及后抗菌效應(yīng)，臨床療效明確。因其發(fā)展迅速，新出現(xiàn)藥物的抗菌譜日益擴(kuò)大，且抗菌活性也逐漸增強(qiáng)，適應(yīng)癥擴(kuò)大，形成與第三代頭孢菌素競(jìng)爭的局面。甲磺酸帕珠沙星{(S)-(-)-10-(1-氨基環(huán)丙基)-9-氟-3-甲基-7-氧代-2，3-二氫-7H-吡啶[1，2，3，de][1，4]苯并噁嗪-6-羧酸甲磺酸鹽(1)， Chart 1}是帕珠沙星的甲基磺酸鹽，為一前體藥物，是與左氧氟沙星同一母環(huán)系的10-(1-氨基環(huán)丙基)喹諾酮類藥物。1有一個(gè)手性中心，對(duì)革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌均有很強(qiáng)的抗菌作用，而且?guī)缀鯖]有中樞神經(jīng)副作用[6]。

Chart1

智能高分子水凝膠則是一類受外界環(huán)境的微小物理和化學(xué)刺激(如溫度，pH值等)，其自身性質(zhì)就發(fā)生明顯改變的交聯(lián)聚合物，在醫(yī)療傳感器、組織填充材料、酶的包埋及藥物可控釋放等高新技術(shù)領(lǐng)域均有研究與應(yīng)用。本文以1為模型藥物，以殼聚糖(CS)修飾的多壁碳納米管(MWCNT-CS)/殼聚糖半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠(C)為載體，采用浸泡法合成了不同MWCNT-CS含量(0%， 2．5%， 10．0%)的三種載藥水凝膠[C0(1)， C2．5(1)， C10．0(1)]。研究了Cn(1)中MWCNT-CS含量以及pH值對(duì)1釋放性能的影響，并對(duì)1的釋放機(jī)制進(jìn)行了初步探討。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

UV-3802型紫外-可見光分光光度儀；HZQ-C空氣浴恒溫振蕩器。

1[7]和MWCNT-CS[8]按文獻(xiàn)方法制備；磷酸二氫鉀，分析純，青州順源化工有限公司。

1．2 C的制備(以C2．5為例)

將MWCNT-CS 10 mg[w(MWCNT-CS)=MWCNT-CS/MWCNT-CS+CS=2．5%]， CS 390 mg(MWCNT-CS)和2%AcOH 20 mL,攪拌使其溶解;加入2.5%戊二醛2 mL，充分?jǐn)嚢韬蟮谷肱囵B(yǎng)皿中，于30 ℃放置24 h制得凝膠。將其切成規(guī)則小圓塊，于室溫用蒸餾水浸泡3 d(定期換水，以除去殘留單體和未交聯(lián)的大分子)；于室溫晾干1 d；放入冰箱速凍后經(jīng)真空冷凍干燥制得多孔干凝膠C2．5。

用類似的方法制得C0和C10。

1.3 1的包埋[C(1)的制備]

采用浸泡法將C浸泡在c(1)=0.1 g·mL-1中2 d；將吸附藥物的水凝膠在真空下干燥至恒重，即得載藥水凝膠C(1)。

載藥前后干凝膠的質(zhì)量差即為載藥量；載藥量與C的比值即為載藥率(L)。MWCNT-CS含量與L的關(guān)系見表1。

表1 C的載藥率

2 結(jié)果與討論

2．1 1緩釋性測(cè)定

(1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

在500 mL容量瓶中加入干燥至恒重的1 50 mg，用磷酸鹽緩沖溶液(PBS, pH 7.4)溶解后再用PBS定容。取少量測(cè)試液于200 nm～500 nm進(jìn)行紫外掃描。掃描圖譜顯示1在249 nm處有最強(qiáng)吸收。選擇249 nm作為測(cè)定波長。

(2) 藥物緩釋性測(cè)定

將C(1)分別加入PBS 5 mL和HCl(pH 1.2)5 mL中,于37 ℃在恒溫振蕩箱中水平振蕩(100 r·min-1)，每隔一定時(shí)間用移液管取樣1 mL，再用容量瓶定容至10 mL。分別以各自的空白作參比，在249 nm處測(cè)定不同濃度1的紫外吸光值(同時(shí)把相同體積的釋放介質(zhì)補(bǔ)充到溶液體系中，使其保持體積恒定在5 mL)制得其各自的標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線分別得RPBS=0.999 94和RHCl=0.999 34。由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)中1的濃度和含量。各個(gè)時(shí)間段內(nèi)1的含量與前一時(shí)間的1的釋放總量相加，為該時(shí)段的1的釋放總量，釋放總量與載藥量的比值即為累積釋藥率，繪制累計(jì)釋藥率與時(shí)間的關(guān)系圖(圖1和圖2)。

2．2 C(1)的藥物緩釋性能研究

C(1)的載藥量見表1。由表1可以看出它們的載藥量都很大，特別是C0(1)，載藥率達(dá)126.7%；載藥量最小的C10．0(1)也達(dá)到87.4%。主要是1的水溶性好，藥物分子易隨水分子進(jìn)入凝膠的網(wǎng)絡(luò)空隙。

雖實(shí)驗(yàn)中所選取的干凝膠的質(zhì)量非常接近，但載藥量卻有較大差別。從溶脹規(guī)律[9]可發(fā)現(xiàn)凝膠載藥率變化規(guī)律與凝膠溶脹度變化規(guī)律一致，即隨凝膠親水性增強(qiáng)，溶脹比增大，1的載藥率也有所提高。這說明凝膠C對(duì)1的吸附一定程度上取決于凝膠溶脹比。1是親水性藥物，在凝膠溶脹過程中，1隨溶劑進(jìn)入凝膠網(wǎng)絡(luò)，而1與凝膠網(wǎng)絡(luò)中疏水側(cè)基的相互作用對(duì)載藥率影響不大。

(1) CNT-CS含量對(duì)藥物釋放性能的影響

圖1為C(1)在PBS中的藥物累積釋放速率與時(shí)間關(guān)系圖。從圖1可明顯看出，釋放速率隨時(shí)間延長而增大，但最后釋放速率趨于恒定。在相同時(shí)間內(nèi)，藥物釋放率與凝膠中MWCNT-CS含量有關(guān)，即MWCNT-CS含量越高，釋放率越小。凝膠溶脹度以及溶脹速率大小是隨著凝膠中MWCNT-CS含量增加而減小[9]，因此也說明凝膠溶脹度越大，溶脹速率也越大，越有利于藥物溶出。

Time/h

從圖1還可以看出，C0(1)在釋藥前期有“暴釋”現(xiàn)象，釋藥速率急劇上升，在12 h就達(dá)82.2%,而之后6 d內(nèi)，釋藥速率幾乎趨于恒定。而C2．5(1)和C10．0(1)，雖在前期也出現(xiàn)了短暫的“暴釋”現(xiàn)象，但很快使趨向平緩增長期，最后也達(dá)到釋藥速率恒定。

三種載藥凝膠在開始釋藥時(shí)都有“暴釋”，這是由于一部分藥物只是簡單附著在凝膠表面，一旦放入緩沖介質(zhì)中，由于凝膠內(nèi)外的藥物濃度差，藥物很容易從凝膠上脫離，處于自由擴(kuò)散狀態(tài)。同時(shí)藥物與凝膠高分子網(wǎng)絡(luò)之間因氫鍵和范德華力等作用進(jìn)入凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)空格，在緩沖介質(zhì)中凝膠由外而內(nèi)不斷發(fā)生溶脹，藥物分子隨凝膠溶脹而不斷向外擴(kuò)散和溶解。對(duì)于C0(1)，由于其表面孔徑較大，溶脹速率較快，后面的擴(kuò)散和溶解過程發(fā)生也較快，和前一階段的自由擴(kuò)散效應(yīng)累積，故而出現(xiàn)前12 h內(nèi)的“暴釋”。 在C2．5(1)和C10．0(1)中，藥物分子所受到的吸附力更大，不僅有氫鍵和范德華力等，還有凝膠內(nèi)部碳納米管管壁對(duì)藥物小分子的較強(qiáng)的吸附力，故而藥物分子的進(jìn)一步擴(kuò)散溶解不會(huì)很快地發(fā)生在自由擴(kuò)散階段初期，而是表現(xiàn)為在“暴釋”之后的一段較長時(shí)間內(nèi)較平緩地增大，最后也恒定。

(2) pH對(duì)藥物釋放性能的影響

以C0(1)和C10．0(1)為例，考察了pH值對(duì)其藥物釋放性能的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見，pH值對(duì)C0(1)的藥物釋放速率影響大于C10．0(1)，主要是因?yàn)閜H值對(duì)C0(1)的溶脹度以及溶脹速率的影響較大。酸性溶液中C0(1)迅速溶脹，藥物小分子快速從凝膠網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散。而C10．0(1)雖在酸性溶液中其溶脹度和溶脹速率都高于在它在pH值為7.4的緩沖溶液，但同時(shí)因CNT對(duì)藥物小分子有較強(qiáng)吸附力，使藥物分子因凝膠溶脹向溶液中擴(kuò)散的趨勢(shì)為作用相反的吸附力所緩解，導(dǎo)致其釋放效果對(duì)pH不太敏感。

Time/h

3 結(jié)論

以甲磺酸帕珠沙星(1)為藥物，以殼聚糖修飾的多壁碳納米管(MWCNT-CS)/殼聚糖半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠(C)為載體，采用浸泡法合成了不同MWCNT-CS含量(0%， 2．5%， 10．0%)的三種載藥水凝膠[C0(1)， C2．5(1)和C10．0(1)]。C0(1)的載藥量最大(126.7%)， C10．0(1)的載藥量最小(87.4%)。

藥物釋放速率及釋放量均隨載藥凝膠中MWCNT-CS含量的增加而減少。pH對(duì)C10．0(1)中藥物釋放速率影響較小；而對(duì)C0(1)藥物釋放速率影響較明顯。

C0(1)期前期藥物明顯的“暴釋現(xiàn)象”；而C10．0(1)的釋藥速率則相對(duì)較平緩，其體外釋藥時(shí)間長達(dá)一周，有較明顯的緩釋特性。MWCNT-CS的含量對(duì)凝膠載藥和釋藥均有影響，故可通過控制MWCNT-CS在(MWCNT-CS+CS)中的含量來制備相應(yīng)水凝膠，實(shí)現(xiàn)藥物緩釋、控釋。

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