离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的研究进展
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【关键词】 离子凝胶法；壳聚糖纳米粒
近年来随着科学技术的发展，制药技术和药物剂型也有了很大的发展，出现了很多新剂型和新技术。其中载药纳米微粒作为药物、基因传递和控释的载体。是近年来出现的药物控释和缓释的新剂型。引起了国内外的极大关注和兴趣。纳米粒是由高分子物质组成，粒径在10-100nm范围，药物可以溶解、包裹于其中或吸附在表面上。20世纪70年代，Narty等人首先将纳米囊与纳米球作为药物载体，30多年来在药剂学领域得到广泛的推广。壳聚糖作为一种天然的生物大分子，是自然界中唯一的碱性多糖，它具有生物可降解性、生物相容性、低毒性、良好的粘附性和成膜能力，且价格低廉。因而被广泛应用于生物医学、制药工业和医疗卫生中。
壳聚糖纳米粒的制备方法有很多种，包括：共价交联法、离子凝胶法、大分子复合法、去溶剂化法、自组装法等。其中离子凝胶法是制备壳聚糖纳米微球的一种简单、迅速的方法，该方法反应条件温和，无需使用有机溶剂，能得到坚固、稳定性好、粒径均匀的壳聚糖纳米微球[1]。本文就离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的原理、质量评价以及体外释放性等做简单介绍。
1 离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的原理
离子凝胶法是利用无毒副作用的三聚磷酸钠(TPP)对壳聚糖进行离子诱导凝胶化而制备纳米粒。由于TPP中含有多个PO-Na十基团，而溶解于醋酸的壳聚糖分子链中又含有NH3+结构，类似于壳聚糖-TPP聚离子复合膜的成膜原理，二者发生反应：Chitosan-NH3++TPP-PO-→ Chitosan-NH+―OP-PP[2]。壳聚糖载药纳米粒的形成主要是靠正负电荷之间的吸引作用，壳聚糖的伯氨基带有阳离子，它与带有阴离子的三聚磷酸钠在适宜的条件下交联并把药物包裹在其中形成载药纳米粒。
2 离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的工艺研究及其质量评价
离子凝胶化法制备纳米粒有两种方法，即一步法和二步吸附法。一步法是在纳米粒制备过程中直接加入药物，载体形成的同时将药物包裹进去，形成纳米粒；二步吸附法是先制得空白纳米粒，再将药物溶液与纳米粒混合吸附制得含药纳米粒。用的比较多的方法是二步法。
在该实验中，称取适量壳聚糖粉末，室温下溶于0.1 mol/L乙酸溶液，使壳聚糖终浓度为2.5 g/L。通过磁力搅拌使壳聚糖完全溶于乙酸后，用NaOH溶液调节壳聚糖乙酸溶液的pH为5。磁力搅拌状态下，将1％的三聚磷酸钠滴加到壳聚糖乙酸溶液中，使壳聚糖/三聚磷酸的质量比为6/1，通过阴阳离子的静电作用交联成CS空白纳米粒。
该方法的主要操作要点为：在室温的壳聚糖醋酸溶液中(pH=5)，在保持磁力搅拌下，缓慢滴加TPP(20-40滴/min)。利用壳聚糖上游离的NH2基与TPP上的磷酸根离子进行分子间、内的交联而得到纳米颗粒。壳聚糖、TPP的浓度、二者的体积比、PH值等对纳米颗粒的形成有重要关系。谢宇等人发现：在壳聚糖与TPP溶液浓度分别为0.6-3.0 mg/mL与0.5-1.5 mg/mL时，保持壳聚糖与TPP质量比在3：l-6：1时，反应体系pH值为5.0-6.0时，可稳定得到壳聚糖纳米微球。孙庆申等研究发现[3]壳聚糖为材料，通过离子交联法成功制备出壳聚糖纳米粒，当制备条件为壳聚糖浓度为1.8 mg/mL、TPP浓度为0.75 mg/mL、2％醋酸、pH 4.8、搅拌速度为550 r/min、搅拌时间为l h时，可得到成球均匀、分散性较好的纳米粒。而也研究发现：杨酸壳聚糖纳米粒的最大包封率出现在体系的pH值接近药物的pKa值时，并不是药物解离程度最大时。
周少华等人研究的表明：离子凝胶法制备得到的壳聚糖纳米粒，壳聚糖，三聚磷酸钠以不同的质量比(3/1，4/1，5/1，6/I)交联，得到的纳米颗粒的平均粒径分别为249nm，240 nm，231 nm，215 nm，粒径分布图显示该方法制备的壳聚糖纳米颗粒粒径分布范围较窄，进一步说明其大小均匀，方法可靠。也有研究发现[11]壳聚糖/TPP(w／w)3.75：l、pH值5.0、TPP滴加速度20滴／rain、搅拌速度200r／min，在此条件下壳聚糖和TPP的结合达到最佳状态，微囊包封率最高。
尚晓娴等研究发现：用离子凝胶法，不同质量浓度的FHCS与不同质量浓度的多聚磷酸钠反应，形成可控粒径在130―300nm、形状规整的叶酸偶联羟丙基壳聚糖纳米微球。牛血清白蛋白包封率随着FHCS质肇浓度的增加而增大，随着牛血清蛋白溶液质量浓度的增大而减小。FHCS纳米微球对牛血清蛋白的包封率随加入的多聚磷酸钠质量浓度增加而略有增大。FHCS纳米微球对牛血清蛋自的载药量随着牛血清蚩白或者FHCS浓度的增大都足增加的。另外，离子凝胶法制备CS―siRNA 纳米粒方法简单、条件温和，包封率高、稳定性好；纳米粒体外能显著延缓siRNA 释放，保护siRNA免受降解。
在递送基因药物到细胞的过程中．纳米粒的大小和表面电位发挥着重要的作用。也大大影响粒子在体内的分布。较小粒径的纳米粒能够延长所转导药物在血液中的半衰期．能够增加纳米粒子的分散性，从而提高生物利用度；纳米级别的粒子相对其他粒子能更有效地与细胞膜相互作用，有利于细胞内摄取而发挥治疗作用。不同药物采用离子凝胶法制备的纳米粒其表面电位和离子大小不同。郝盼盼等人发现：将阿昔洛韦壳聚糖纳米粒混悬液用蒸馏水配成一定浓度的溶液。用DXD一Ⅱ型电视显微电泳仪测定其表面电位(实验温度20℃，电压29l V)。结果，表面电位为+27.41 mV。姚鹏飞等人研究表明：CS-siRNA 纳米粒平均粒径为83-3nln，Zeta电位+24.2 mV，包封率高，性质稳定．能控制siRNA释放，适合作为基因治疗的载体。激光粒度仪测定水杨酸壳聚糖纳米粒的平均粒径为127 m ，而吴立明制备的灯盏花素壳聚糖纳米粒（Bre―CS-NP）的平均粒径为254.1士13.6nm，Zeta电位为+31.53，具有一定的稳定性。在175.2nm-349.6nm范围内的纳米粒子达99.4％，大小均匀，分布较窄。
3 离子凝胶法制备壳聚糖纳米粒的体外释放性研究
体外释放研究方法包括：水平扩散池法；渗析扩散技术；反相渗析技术；超速离心法；超滤法；离心超滤技术、膜透析法等。用的比较多的是膜透析法。例如采用动态膜透析法发现：灯盏花素壳聚糖纳米粒在释放介质中释放缓慢，12h药物释放百分率为48．33％，60h累积释放百分率达到80％以上，体外释放规律遵从Higuchi方程，相关系数为0.9990，表明Bre-CS-NP缓释效果较好。而载表柔比星的壳聚糖纳米粒（PEG／CS-EPI NP）在PBS中的释放曲线可分为两部分，前半部分为突释阶段，纳米粒在24 h内释药量达到(65.0+3.3)％，后部分为缓释阶段，药物释放曲线渐趋平坦，72 h后释药量达到(82.0+2.1)％，表明PEG／CS-EPI NP具有一定的药物缓释性能。小檗碱壳聚糖纳米粒（Ber～CS―NPs）[18]在0.9％NaCI中的释放过程：0～2h较快，2h的释放度为42.3％，6h释放度为56.8％，8h以后趋于平缓，24h的释放度为65.6％。另外研究还发现Ber―CS―NPs在人工胃液的酸性pH条件下的释放度要高于在人工肠液和pH7.4缓冲液的释放度，且在0.5h内均未超过30％，说明在Ber―CS―NPs释药的起始阶段，药物与纳米粒之间的电荷吸附起到关键作用。但随着表面吸附药物的释放，纳米粒内部药物通过渗透释药。CS一NPs渗透释药与pH关系密切，在酸性递质中易于溶胀为凝胶态，药物容易渗透出来。
综上所述，离子诱导法制备的壳聚糖纳米粒特别适合包载核酸、蛋白质、疫苗等大分子生化药物。该法条件温和，可保持药物活性，而且工艺简单、条件可控性高，可通过调控工艺条件调节所得纳米粒的各项参数指标。例如，可通过控制TPP的加入量而提高粒子的圆整度。另一方面，由于带正电荷的壳聚糖与带负电荷的大分子之间的静电作用，采用该法制备的壳聚糖纳米粒对药物有较高的包封率。
参考文献
[1]谢宇，胡金刚，魏娅等. 离子凝胶法制备壳聚糖纳米微粒[J].应用化工, 2009，38（2）：171-173
[2]张玮, 张学农. 壳聚糖纳米粒制备技术研究进展[J].抗感染药学, 2008，5(2)：65-69
[3]孙庆申，车小琼，杨勇博等. 壳聚糖微纳米粒制备及其特性的研究[J].黑龙江大学自然科学学报, 2009,26(2)：243-246
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