基本信息
- 项目名称：
- 具有pH敏感的磁性β-CD微球的制备与释药性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 采用反相乳液聚合法制备出了既具有磁性又具有pH敏感的β-CD微球，在模拟肠胃环境下进行了药物缓、控释性能研究，利用该微球的pH调节性可有效地促进药物在胃部的释放，在外加磁场的作用，进一步使药物能够快速到达胃部病变区域。该微球能够用作胃部药物治疗的缓控释放新型载体材料。 本作品采用的技术方法和技术工艺科学合理，易于实现工业化，其中的关键技术均已在试验中实现，并通过样品检测各项性能指标优良。
- 详细介绍：
- 随着癌症发病率的提高，对抗癌药物的研究也在不断深入，但是单纯的抗癌药物通常是以常规剂型输送到体内，属于全身给药，所以药物在杀死癌细胞的同时，又毒害正常细胞，有极大的毒副作用。随着人们生活水平的日益提高，人们越来越认识到健康的重要性，于是对药物的治疗水平也就提出了更高的要求。寻求一种选择性高，疗效好，无毒性，生物相容性好的可降解药物传递系统具有十分重要的意义。基于此，我们以油酸低温水洗改性制备的磁性四氧化三铁纳米粒子为核，以β-环糊精（β-CD）、丁二酸酐（SA）为主要原料，采用反相乳液聚合法制备了具有pH敏感的磁性β-CD微球。 通过傅里叶红外光谱仪和透射电子显微镜对微球的结构、粒径和形貌进行了表征，并分析和探讨了丁二酸酐接枝的磁性β-CD微球结构、不同pH值下的溶胀性能及磁响应性能，以水杨酸为模型药物进行了载药微球的体外(模拟人体胃肠环境)释药性能研究。 结果表明：制备的β-CD微球球形度好、粒径均一，约为30μm，且分散性好，表现出明显的核壳结构，具有pH敏感性能及磁响应性。以水杨酸为模型药物，在模拟胃液中的控、缓释作用大于在模拟肠液中的作用，微球/水杨酸的释放体系可依环境pH值的不同调节水杨酸的释放速率，并通过外加磁场快速作用于治疗的部位，将来可作为胃用药物释放的新型载体材料。 这种具有pH敏感性及磁响应性的β-CD载药微球具有以下特点：1）具有一定的缓释作用，可以减少给药剂量；2)在磁场的作用下，增加靶区药物浓度，提高疗效;3)β-CD不被胃酸和淀粉酶水解,几乎不参与生物体内代谢,也不累积，口服后基本上全部以完整的形式随排泄物排出体外，降低药物对其他器官和正常组织的毒副作用，4）对体内环境pH变化具有显著的敏感性。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：制备出具有pH敏感性的磁性β-CD载药微球，并在模拟胃肠环境下进行释药性能研究，以期将来用作胃肠治疗药物的缓控释载体材料。 基本思路：以磁性四氧化三铁纳米粒子为核，以β-环糊精、丁二酸酐为主要原料，采用反相乳液聚合法制备了β-环糊精/丁二酸酐共聚高分子磁性微球。分析了丁二酸酐接枝的磁性β-CD微球结构、不同pH值下的溶胀性能及磁响应性，并以水杨酸为模型药物进行了微球载药的体外释药性能研究。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：①同时具有磁性和pH敏感性，大大增加了药物释放的控制调节性；②核壳结构，表面圆整粒径合适；③反应速度较快、条件温和。 先进性：1）具有缓释作用;2)增加靶区药物浓度，提高疗效;3)降低药物对其他器官的毒副作用。 独特之处：充分利用Fe3O4磁性和β-CD结构中具有包合、释放能力的链节形成共聚结合形成的壳层的特性达到了功能可调的目的，使之能够用作胃部药物治疗的缓、控释放载体材料。
应用价值和现实意义
- 本作品通过实验研究，同时具有磁性和pH敏感性的β-CD微球能够通过胃内pH环境的调节有效地促进药物在胃部的缓释放，同时可以通过外加磁场的作用，使药物只在胃部释放扩散而减少对其他身体组织的副作用，此效应为治疗胃部疾病提供了良好的条件，达到了功能可调的目的。将来可望成为有效的药物缓、控释放载体材料，以实现对胃用药物的控制释放，大大增加药物的控制释放调节性，具有很好的实际应用价值和现实意义。
学术论文摘要
- 通过以改性Fe3O4磁性纳米粒子为核，以β-CD和丁二酸酐为原料，采用反相乳液聚合法制备得到了既具有磁性同时又具有pH敏感的β-CD微球。通过傅里叶红外光谱仪和透射电子显微镜对微球的结构、粒径和形貌进行了表征，并分析和探讨了丁二酸酐接枝的磁性β-CD微球结构、不同pH值下的溶胀性能及磁响应性能，以水杨酸为模型药物进行了微球载药的体外(模拟人体胃肠环境)释药性能研究。结果表明，制备的β-CD微球为核壳结构，粒径均一，约为30μm左右，具有良好的磁性和pH敏感性。以水杨酸为模型药物，在模拟胃液中的控、缓释作用大于在模拟肠液中的作用，微球/水杨酸的释放体系可依环境pH值的不同调节水杨酸的释放速率，并通过外加磁场快速作用于治疗的部位。
获奖情况
- 1. 《β-环糊精/丁二酸酐共聚高分子磁性微球的制备及其体外释药性能研究》已被辽宁化工录用，将于2011年第7期发表； 2. 《具有pH值敏感的磁性β-环糊精微球的制备与表征》已被核心期刊—化工新型材料录用，将于 2011年第12期发表。
鉴定结果
- 科技查新报告一份 （报告编号：201136000Z120324）
参考文献
- [1]Cao H N, He J, Deng L, et al. Fabrication of cy clodextrin functionalized superparamag netic Fe3O4/amino silane core-shell nanoparticles via layer by layer method [ J] . Appl Surf Sci, 2009, 255: 7974. [2]丁明,孙虹.Fe3O4/壳聚糖核壳磁性微球的制备及特性[J].磁性材料及器件, 2001, 32(6) :1-3. [3]李瑞雪,刘述梅,赵建青.交联β-环糊精聚合物/Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的制备和性能研究[J].材料导报,2010,24(6):33-36. [4]王彦卿,张朝平.磁性明胶载药微球的制备及体外释药研究[J]. 功能材料,2004,(35):2332-2335. [5]Li-Hua Fan, Yan-Ling Luo, Ya-Shao Chen, et al. Preparation and characterization of Fe3O4 magnetic composite microspheres covered by a P(MAH-co-MAA) copolymer[J]. J Nanopart Res, 2009,11:449-458. [6]吕慧丹,刘峥.磁性β-环糊精聚合物微球的制备及表征[J].桂林工学院学报,2005,25(4):543-54547. [7]Banerjee S S, Chen D H. Cyclodextrin conjugated nano carrier for magnetically guided delivery of hydrophobic drugs [ J] .Nano part Res, 2009, 11: 2071
同类课题研究水平概述
- β-环糊精聚合物具有优秀的生物相容性，可以很好的实现药物缓释控释，且增加在水中难溶性药物的溶解度、溶解速率和提高药物生物利用度的效果。β-CD虽然具有特殊的分子结构，能识别许多带有疏水基团的化合物并与之形成主客体包合物，β-CD及其高聚物在物质分离与提纯、药物控制释放方面等诸多领域中有着广泛的应用，但β-CD缺乏显著的环境响应性。因此，国内外很多研究者致力于将具有分子包络能力的β-CD结构单元和具有环境敏感性的单体结合起来制备出新的β-CD聚合物微球，使其成为一种多功能的新型复合微球，具有更重要的理论研究和实际应用价值。 在国内外同类课题的研究中，研究成果主要集中在具有温度敏感、或具有pH敏感、或同时具有温度和pH敏感的β-CD水凝胶微球上，并获得了较好的药物缓释作用；也有关于磁性壳聚糖微球、磁性明胶微球极其体外释药的研究报道和关于具有pH敏感的顺丁烯二酸酐-甲基丙烯酸共聚磁性高分子微球的报道。 关于将环糊精与Fe3O4 磁性纳米粒子相结合形成环糊精磁性微球的研究方面报道了一些形成新型功能颗粒的设计和制备方法，颗粒的磁核可以对外加磁场感知和响应，颗粒外层的环糊精功能性基团拥有对特定分子的包合和承载作用。但其制备过程比较复杂, 而且形成的颗粒结构并不能很有效地保持Fe3O4 粒子的稳定性，而且对于同时具有pH敏感的β-CD磁性微球的研究鲜有报道。
