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      瓜爾豆膠產品中心 / Product Center

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      改性瓜爾膠微球用作蛋白藥物載體的研究

      發布日期:2015-04-14 11:48:13
      微球瓜爾膠
        致力于用作蛋白藥物載體的可生物降解聚合物 納/微米膠囊或微球的研制,己使用了諸如乳化法、 相分離、溶劑蒸發、噴霧干燥、化學交聯或烯類單體 聚合等制備技術[1?3]。然而,這些合成方法幾乎均離 不開聚合物和藥物在有機溶劑中的溶解、在強外力 作用下的分散、以及在一定溫度或pH條件下反應 體系的穩定或化學引發,而這些苛刻的實驗條件將 極易導致微球瓜爾膠蛋白藥物結構失活。因此,尋求在溫和條件 下制備蛋白藥物載體的新途徑具有重要意義[4,5]。
        
        本文報道一種可生物降解新型聚合物微球的合成及其用作蛋白藥物載體的性能。我們首次利用含 季銨陽離子基團天然瓜爾膠衍生物與三聚磷酸納在 溶液中的離子膠凝反應,在室溫、不使用乳化劑或有 機溶劑條件下,制得所需微球;然后以牛血清白蛋白 (BSA)為模型藥物,考察了所得微球對BSA的包埋 與體外釋放行為。
        
        2實驗部分2.1原料與試劑陽離子瓜爾膠:商品名為ECOPOL-14S,美國 Economy公司生產,廣州市祺晟化工有限公司提 供,借助元素分析儀測得季銨陽離子基團[-N+ (CH3)3Cl -]含量為 6. 60 X 10- 4mol/g;三聚磷酸鈉: 分析純,天津市科密歐化學試劑開發中心生產;考馬 斯亮藍G250:上海伯奧生物科技有限公司(進口分 裝);牛血清白蛋白(BSA):進口分裝。
        
        制備出可用作蛋白藥物載體材料的納米微粒。因此其等電點為pH= 4.8,當釋放介質pH大于4.8時,2. 2微球合成及特征分析稱取陽離子瓜爾膠,將其配制成0. 5%濃度的溶 液;再將三聚磷酸鈉配制成10 mg/ml溶液。制備時, 取20 ml的陽離子瓜爾膠溶液加純水稀釋至194 ml, 于室溫、磁力攪拌器作用下充分攪拌,然后緩慢滴加 所需體積(6 ml)的三聚磷酸鈉水溶液,即得含改性 瓜爾膠微球的混懸液。再將所得混懸液經TGL-16C 高速離心機(上海安亭科學儀器廠產)高速離心,分 離出沉淀物并經德國ALPHA1- 4型冷凍干燥機冷 凍干燥,即得所需瓜爾膠微球。
        
        用膠頭滴管取少量上述混懸液至載玻片上,干 燥后真空鍍白金,然后在日本Hitachi公司S-520掃 描電子顯微鏡下觀察微球形貌。
        
        取適量上述混懸液,經800 ml純凈水稀釋分散 后用央國Master Sizer 2000型激光粒度分布儀測定 微球粒徑及其粒徑分布。
        
        2.3蛋白藥物的負載和釋放保持上述改性瓜爾膠微球的制備條件,往初始 溶液體系中分別加入所需濃度的牛血清白蛋白,制 得相應的載藥瓜爾膠微球樣品液。然后將樣品液在 室溫下高速離心5 min,取其上清液采用考馬斯亮 藍法[6]測定游離BSA藥物濃度,再按下式計算瓜 爾膠微球對BSA的包封產率和載藥百分率:包封產率=(BSA總質量-游離BSA質量)X 100%/BSA總質量載藥百分率=(BSA總質量-游離BSA質量) X 100%/微球質量進行體外釋放實驗時,將25 mg包封有BSA的 改性瓜爾膠微球置于25 ml雙蒸水中,于一定溫度 恒溫槽中振蕩釋放,每隔一定時間移取適量測試樣 清液,用考馬斯亮藍法[6]測定釋放出的BSA濃度, 再由此計算出BSA的釋放百分率。
        
        3結果與討論3.1改性瓜爾膠微球的制備與表征瓜爾膠(guar gum)是一種來源十分豐富的半 乳甘露天然聚多糖,具有生物相容和生物降解的獨 特優勢[7]。我們首次證實,含季銨陽離子基團的改性 瓜爾膠與帶相反電荷的三聚磷酸鈉在溶液中接觸 時,可在一定條件下發生類似于殼聚糖與三聚磷酸 鈉作用時所引致的離子膠凝反應[8]。而借助殼聚糖 與三聚磷酸鈉之間的離子膠凝反應,Calvo等[9]已 利用陽離子瓜爾膠與三聚磷酸鈉作用時的離子膠凝 反應,可望在溫和條件下實現對蛋白藥物的包埋。這 一簡單的制備過程避免了高溫、有機溶劑及其它有 害的條件,特別有助于保持蛋白質的生物活性。
        
        圖1給出了在本實驗條件下所制備的改性瓜 爾膠微球的粒徑分布圖。從圖中看出,微球的平均 粒徑約為140 ym,且其粒度分布較窄、近似為高斯 分布,可方便地用于藥液注射。而從圖2(a)所示的 微球高倍電鏡照片來看,改性瓜爾膠微球表面較致 密和規整;從圖2(b)所示的微球低倍電鏡照片來 看,制得的改性瓜爾膠微球粒徑分散性較小、大小 相對均一。
        
        3.2微球包封BSA及其釋放性能為探討改性瓜爾膠微球用作蛋白藥物載體的條 件和可能性,以牛血清白蛋白(BSA)為模型藥物,考 察了所得微球對三種不同初始濃度BSA的負載效 果,結果見表1。由表1看出,BSA的起始濃度影響改 性瓜爾膠微球對BSA的包封產率(encapsulation efficiency)和載藥百分率(loading percentage):當 BSA起始濃度由100.0mg/l増至250.0mg/l時,相 應的載藥率提高,而包封產率則出現先稍有増加后 略有下降的變化趨勢。與文獻報道的用作BSA藥物 載體的其它材料如乙交酯和丙交酯的無規共聚物 (PLGA)微粒[10]、殼聚糖/海藻酸鈉微囊[11]相比,改 性瓜爾膠微球對BSA有相對較高的包封產率和載 藥百分率,說明BSA在實驗條件下能較好地吸附在 改性瓜爾膠微球上。己知BSA為一兩性聚電解質,BSA帶負電荷,這樣便易與含季銨陽離子基團的改性瓜爾膠微球產生靜電相互作用而吸附在微球上。
        
        圖2改性瓜爾膠微球的SEM圖(a) X7 000;(b) X 1 500Fig 2 SEM photographs of modified guar gum microspheres(a) X7 000,(b) X 1 500表1改性瓜爾膠微球對BSA的包封效率 Table 1 The encapsulation of bovine serum albumin (BSA) by modified guar gum microspheresMeandiameter("m)BSA initial conc.
        
        (mg/l)Encapsulationefficiency(%)Loadingpercentage(%)'139. 7100. 084.710. 6139. 7200. 085. 821. 5139. 7250. 083.526. 1圖3、分別給出了在不同BSA起始濃度和溫度 下BSA從改性瓜爾膠微球上的釋放動力學曲線圖。
        
        由兩圖可見,改性瓜爾膠微球對BSA有明顯的緩釋 效果,不管考察的BSA起始濃度和溫度如何,在最 初200 min內BSA的釋放速率均較慢且相應釋放百 分率僅在40%以下,沒有出現暴釋或突釋現象,而在 整個釋放過程中BSA的持續釋放時間可達6 h以 上。隨著BSA起始濃度的增加,BSA的釋放速率總 體上加快(見圖3),如當BSA釋放百分率達到60% 時,相應于其100、200、250 mg/ml起始濃度 所需的釋放時間分別約為340、290、250min;而隨o o o8 6 4 (0/0)p93-2vMm圖3 BSA起始濃度對其體外釋放的影響 Fig 3 Effect of BSA initial concentration on the in vitro release ofo o o8 6 4(%)PSSI3JVS圖4溫度對BiA體外釋放的影響 Fig 4 Effect of temperature on the in vitro release of BSA© BSA著釋放體系溫度的上升,BSA的釋放速率總體上亦 増加(見圖4),如當BSA釋放百分率達到80%時,相 應于20°C、27 °C、37 °C釋放體系溫度所需的釋放時間 則分別約為580、500、300 min。這些實驗結果說明 BSA從改性瓜爾膠微球中的釋放百分率受其初始 濃度和釋放體系溫度的影響,而通過改變BSA初始 濃度和釋放體系溫度可在一定程度上調節其釋放快 慢。
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