缓释性能（精选7篇）
缓释性能 篇1
0 引言
广藿香是我国传统南药之一,为唇形科植物,主要产于海南省和广东湛江周边地区,属于功能性热带作物之一[1]。广藿香茎叶中含有丰富的挥发油成分,即广藿香油,又称百秋李油[2]。广藿香油是工业和现代医药的重要原料,其主要成分为广藿香醇、广藿香酮、丁香油酚、桂皮醛等[3]。广藿香油不仅被用作药用提取物,还被用作食品添加剂和香料,广泛应用于药品、食品以及日用化妆品行业。作为药物,广藿香油具有芳香化浊、开胃止呕、发表解暑的作用,是治疗痢疾、中暑、伤寒等病症的常用药物[4];另外,广藿香油具有较强的抑菌杀菌作用,在抑制皮肤致病菌生长繁殖方面有奇效;作为食品添加剂,广藿香油有防腐抑菌作用,可延长食品保质期和货架期,并且具有改善食品风味的作用,相比于其他食品防腐剂,安全无毒,并有保健作用;作为香料,广藿香油可以作为定香剂,气味独特宜人,广泛应用于化妆品中如装饰性化妆品、香水、洗发剂、沐浴产品、止汗剂、面霜、香薰油、发胶等[5,6]。这些都为广藿香新产品的开发提供了巨大的市场契机,这预示着广藿香油的价值将得到进一步的开发和利用,其市场前景广阔。
然而由于广藿香油容易挥发,有效成分不稳定,容易损失,从而影响其成品质量的稳定性,且气味强烈,不便于贮藏、运输和药物剂型多样化等,限制了其应用范围和作用效果。目前,人们对广藿香油的提取和药理作用研究的较多,但是对如何保护广藿香油的有效成分、控制其缓慢释放以便扩大应用范围尚鲜见报道。
本研究采用复凝聚法,利用壳聚糖和阿拉伯胶作为壁材,对广藿香油进行包埋,解决了微胶囊制备过程中存在的“团聚”、“粘连”问题[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16];研究开发一种具有良好缓释效果的广藿香油微胶囊,进而能长期保存广藿香油的有效成分,提高广藿香油产品稳定性和药效利用度,进一步扩大其应用范围;同时掌握了一种稳定、高效的植物挥发油微胶囊的制备方法及生产工艺。
1 实验
1.1 试剂
广藿香油(江西省康神植物油提炼厂)、壳聚糖(Chitosan, CS)(山东奥康生物科技有限公司)、阿拉伯胶(Arabic gum,AG)(国药集团化学试剂有限公司)、吐温-80(国药集团化学试剂有限公司)、戊二醛(国药集团化学试剂有限公司)、醋酸(广东光华化学厂有限公司)、正己烷(广东光华化学厂有限公司)、透析袋(上海源叶生物科技有限公司)、氢氧化钠(国药集团化学试剂有限公司)。
1.2 仪器
IKA RW20 数显型顶置式搅拌机、智能数显恒温水浴锅(巩义市予华仪器有限责任公司)、电子天平、真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司)、超声波清洗器(上海生析超声仪器有限公司)、生物显微镜(奥林巴斯)。
1.3 微胶囊的制备方法
取适量的CS,用1%的醋酸溶液溶解配制成质量浓度为5 g/L的CS溶液;取适量的AG,用蒸馏水溶解配制质量浓度为4 g/L的AG溶液,并加入一定量的吐温-80和广藿香油,在机械搅拌转速为2000 r/min下剪切乳化5 min。将乳化好的AG溶液加入到CS溶液中,调节pH值到4.5,于60 ℃水浴搅拌反应0.5 h,再加入与CS和AG溶液体积相同的60 ℃蒸馏水稀释后冷却至室温,于0~5 ℃冰浴15 min后调节pH值到7,加入4 mL质量分数为25%的戊二醛后继续冰浴0.5 h;然后缓慢升温到60 ℃,固化2.5 h;停止搅拌,抽滤,在50 ℃烘干,研成粉末即得微胶囊。
1.4 微胶囊性能分析方法
本实验分别采用紫外分光光度计、扫描电子显微镜、激光粒度仪和傅里叶红外光谱仪,对微胶囊的载药量、包封率、外观形貌结构、粒径与分布及表面官能团变化进行观察和测定。
1.5 广藿香油最大紫外吸收波长的确定
取1.0 mL(密度为0.95 g/mL)广藿香油,置于100 mL的容量瓶中,用适量正己烷超声溶解后定容至100 mL刻度线,作为母液待用。取2.5 mL母液于25 mL容量瓶中,配成0.95 g/L的溶液后在200~400 nm波长范围内进行扫描,结果表明广藿香油在266 nm处有最大吸收峰,所以选定266 nm作为广藿香油的检测波长。
1.6 绘制广藿香油正己烷溶液紫外吸收标准曲线
取1.5中配制的母液0.5 mL于50 mL容量瓶中,加入正己烷至50 mL刻度线,混匀即得0.095 g/L的标准品溶液。吸取标准品溶液1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL,分别置于10 mL的容量瓶中(浓度分别为9.5 mg/L、19 mg/L、38 mg/L、57 mg/L、76 mg/L),用正己烷稀释至10 mL刻度线,摇匀,在266 nm处测定吸光度,以浓度(C)对吸光度(A)作线性回归,得到标准曲线回归方程:A=0.021C-0.02,r=0.999。结果表明,在9.5~95 mg/L的范围内,广藿香油浓度(C)与吸光度(A)有良好的线性关系。
1.7 微胶囊缓释性能分析方法
准确称取一定量的微胶囊放入透析袋中,将其置于盛有100 mL正己烷的密闭广口瓶中。0~20 h内,每隔4 h取样一次;20~80 h内,每隔12 h取样一次;80~200 h内,每隔24 h取样一次,每次取样量为10 mL。每次取样之后立即加入10 mL正己烷以保持体积恒定,将每次取样后的溶液用UV检测吸光度,通过标准曲线(图1),即可求得各取样点广藿香油的累计溶出量,最后分别在25 ℃、50 ℃、100 ℃的条件下测定微胶囊的累计释放量。
2 结果与分析
2.1 微胶囊外部形貌
图2为微胶囊扫描电镜图,可以看出微胶囊形态完整,成球率较高,球形度良好,粒径大小均匀,没有粘连,分散性较好;微胶囊表面大部分比较光滑,小部分表面存在微孔。芯壁比对微胶囊的形状和大小、分散性影响较大。芯材过多,不能完全包覆,造成芯材的浪费;芯材少,壁材剩余,尤其是壳聚糖过量,容易产生粘连、团聚现象,并且造成壁材的浪费。壳聚糖的粘度对微胶囊的成球影响也较大,利用高粘度的壳聚糖作为壁材,制备过程中微球容易粘连在一起,形成大颗粒团聚物质,导致球形不美观,成球率和包覆率很低。采用中低粘度的壳聚糖可以避免这些现象。另外,复凝聚时的pH值对微胶囊形成影响也较大。复凝聚法制备广藿香油微胶囊的关键步骤在于复凝聚,复凝聚的原理是使壳聚糖和阿拉伯胶在溶液状态下电负性不同,正负电荷相互作用,使得壳聚糖包覆在乳化的微球表面。在适当的pH值下,可以使壳聚糖带正电,阿拉伯胶带负电,发生复凝聚反应。pH值过低,两者都带正电;pH值过高,壳聚糖析出速度过快,容易产生絮状物沉淀。
2.2 微胶囊粒度分布
图3是利用高速剪切乳化机乳化广藿香油制得微胶囊的粒度分布图,可以看出大部分微胶囊的粒径在3~5 μm之间,4 μm左右的比例最高,并呈正态分布。由此可见,微胶囊的粒径分布较为集中均匀,粒径控制较好。乳化因素对微胶囊的粒径影响较大,在2000 r/min下,采用高速剪切乳化机进行乳化,乳化液滴球粒径较为均匀,粒径较小,为后面微胶囊的形成提供了保障。
2.3 微胶囊红外光谱分析
采用红外光谱对阿拉伯胶(AG)、壳聚糖(CS)、载药微胶囊和空白微胶囊进行分析,结果如图4所示。
在AG红外光谱图中,在3383 cm-1处强而宽的吸收峰为O-H的伸缩振动吸收峰;在2934 cm-1处出现的吸收峰为-CH2或-CH3的C-H伸缩振动,1610 cm-1处为羰基的伸缩振动峰。在CS红外光谱曲线中,3481 cm-1处吸收峰是缔合的-NH2和-OH的伸缩振动形成的,2879 cm-1对应-CH的伸缩振动吸收峰,1596 cm-1对应酰胺基伸缩振动吸收峰,1423 cm-1处出现的是-NH2的弯曲振动吸收峰,1375 cm-1对应-CH2的弯曲振动吸收峰, 1024 cm-1和1006 cm-1处对应于-CO弯曲振动吸收峰,1156 cm-1处对应于醚键的伸缩振动吸收峰(C-O-C);在空白微胶囊和载药微胶囊的红外光谱图中,氨基吸收峰消失,说明壳聚糖的氨基与阿拉伯胶反应而形成凝聚物;在载药微胶囊光谱中,增加的1629 cm-1处吸收峰是广藿香油结构中广藿香酮C=O的特征吸收峰,1153 cm-1处吸收峰是广藿香醇分子结构中仲碳或叔碳C-C骨架振动吸收峰,说明广藿香油被包埋在微胶囊中。
2.4 微胶囊的载药量和包封率
准确称取适量广藿香油缓释微囊粉末,置于研钵中充分研磨,使微胶囊结构破坏,再用正己烷溶解,将其移入100 mL容量瓶中,用超声仪超声振荡30 min,最后用正己烷定容至100 mL刻度线,用微孔滤膜过滤。将滤液稀释10倍,在波长266 nm处,以正己烷作空白对照测定紫外吸收,再由标准曲线计算出广藿香油的含量。由表1可知,微胶囊的载药量和包封率分别为20.75%和67.2%。
2.5 微胶囊缓释性能分析
图5为广藿香油微胶囊分别在25 ℃、50 ℃和100 ℃条件下测得的缓释曲线。
由图5可知,不同温度下微胶囊缓释变化趋势相同,但是温度越高广藿香油的相对累计释放率越大,说明贮藏温度低时微胶囊的稳定性较好。这主要是因为随着温度升高,广藿香油的蒸气压升高,挥发性增加,从而释放速率较快。此外, 从图5中还可以看出初期广藿香油释放速度较快,后期逐渐趋向缓慢平稳释放。这是因为吸附在微胶囊表面或包埋在微胶囊外层的广藿香油比较容易释放,一旦微胶囊表面吸附和外层的广藿香油释放完,释放将会趋于稳定。在25 ℃条件下,微胶囊释放150 h后,累计释放率为33%,即微胶囊保留率为67%;在50 ℃条件下,微胶囊释放120 h后,累计释放率为44%;在100 ℃条件下,微胶囊释放60 h后,累计释放率为75%。由此可见,广藿香油微胶囊化后稳定性得到较大提高,具有持久的缓释性能。
3 结论
以广藿香油为芯材,壳聚糖、阿拉伯胶为壁材,采用复凝聚法成功制备了广藿香油微胶囊,对微胶囊的制备条件进行了优化,并对其性能进行了分析。实验结果表明,广藿香油微胶囊外观球形度良好,粒径均匀,主要分布在3~5 μm之间,没有粘连现象,分散性较好;红外光谱分析证明广藿香油成功地被包埋在微胶囊内,且载药量和包封率较高,同时体外释放试验表明广藿香油胶囊化后其稳定性大大提高并且在一定的条件下能够持久缓慢地释放。由此可见,广藿香油微胶囊对于降低广藿香油挥发性,保护其有效成分稳定性和扩大其应用范围具有重要的作用。
摘要：以广藿香油为芯材,壳聚糖和阿拉伯胶为壁材,采用复凝聚法对广藿香油进行包埋,制备广藿香油微胶囊。利用扫描电子显微镜、激光粒度仪、红外光谱和紫外光谱等分析方法研究各因素对微胶囊形成的影响。确定制备广藿香油微胶囊的最佳条件:采用中低粘度的壳聚糖,壳聚糖浓度为0.5%,阿拉伯胶浓度为4%,芯壁比为1∶2,复凝聚pH值为4.5,搅拌转速为2000r/min。红外光谱分析表明广藿香油包埋成功,其载药量和包封率分别为20.75%和67.2%。微胶囊缓释性能测试结果表明微胶囊具有良好的缓释效果,在25℃条件下,微胶囊释放150h后,累计释放率为33%,即微胶囊保留率为67%。
关键词：壳聚糖,广藿香油,缓释,微胶囊
缓释性能 篇2
关键词：壳聚糖,明胶,甘油磷酸钠,温敏凝胶
一、实验
1. 仪器与试剂。
UV-5100型紫外可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司);ZRS-8G智能溶出试验仪(天津市天大天发科技有限公司);KQ-250D型医用数控超声清洗器(北京中仪友信科技有限公司);SK-1型快速混匀器(金坛市国旺实验仪器厂);501A型超级恒温器(无锡鑫达化玻仪器有限公司);pHS-3B精密pH计(深圳市誉达科技有限公司)。壳聚糖:以0.1mol/L的HC1为溶剂配制成质量分数2%的壳聚糖溶液,本组实验用1g壳聚糖溶于50mL0.1mol/L的HCl溶液备制;明胶(CP):粘度≥15mm2/s,上海国药集团,批号F20131121;甘油磷酸钠:使用质量分数为56%的甘油磷酸钠水溶液;布洛芬:石药集团中诺药业(石家庄)有限公司药品,批号H13021304;其他实验试剂为分析纯。
2. 壳聚糖-明胶-甘油磷酸钠体系的温敏性实验。
取2%的壳聚糖溶液于相应体积的试管中,按相应的比例滴入56%甘油磷酸钠水溶液与0.5%明胶水溶液,震荡试管,使其混合均匀,并加入少许0.02mol/L氢氧化钠溶液,以调节混合溶液pH值。将该试管直放入水浴恒温器中,保持直立的同时,每30秒将试管倾斜45°,观察试管中的液体的液面是否随试管发生倾斜,当观察到液面不随试管发生倾斜,则再经30秒的恒温放置后,将试管取出并完全倒置,若试管倒置后15秒内,溶液不再发生流动,则可评定为溶液已凝胶化。记录此温度下,该体系完成固化所需要的时间(凝胶化时间)。
3. 制备载药凝胶并试验其体外药物释放作用。
分别用体积比为10:0.5:2.0壳聚糖-明胶-甘油磷酸钠体系制备空白凝胶与载药凝胶。取一定量的布洛芬片放入试管中,按相应的比例加入0.5%明胶溶液、2%壳聚糖溶液,震荡使药物完全溶解,再缓缓滴入56%的甘油磷酸钠溶液,混合均匀,放入37℃的水中使其进行凝胶化,制备含有布洛芬的凝胶。以相同方式制备不加布洛芬的空白凝胶。将制备好的载药凝胶移出试管,并用刀片切成0.5×0.5×0.5厘米大小的块状,并放入透析袋中;用pH值7.4、5mL磷酸盐缓冲液淋洗试管,并把淋洗液转入透析袋,扎好透析袋两端封口。将透析袋移至篮子中,用pH值7.4、290mL磷酸盐缓冲液作为溶出介质,在温度为(37±0.5)℃、转速100r/min的条件下进行溶出。定时取5mL样品进行检测,并及时补充原溶液。以pH值同为7.4磷酸盐缓冲液为对照,测定222nm处、各时间点的吸光度A,以及对照凝胶的吸光值A0,载药凝胶溶出的药物吸光值计算式为:A (药物释放)=A1 (载药凝胶)-A0;通过标准曲线得到浓度C,并求得各时间点载药凝胶中药物累积释放度。按照上述方式测定对照布洛芬在该条件下的累积释放度。实验进行三次,然后取平均值。
二、结果
1. 壳聚糖-明胶-甘油磷酸钠体系的温敏性能
(1)甘油磷酸钠使用量对胶凝化时间GT产生的影响。在pH值为6.8,温度为37℃,10:0.5的壳聚糖-明胶体积比情况下,当甘油磷酸钠的用量从1mL上升至2.5mL时,胶凝化时间GT可从(20±1) min迅速降至2.5min。可见在该条件下,增大甘油磷酸钠的用量可以缩短胶凝化时间。(2)明胶不同体积用量对凝胶化时间GT产生的影响。在pH值为6.8,温度为37℃,壳聚糖-甘油磷酸钠固定体积比为5:1 (10mL/2mL)的情况下,逐渐将明胶的体积从0.25mL增至1.25mL时,GT可从(5±1.7) min上升至(11.5±0.5) min,由此说明,在壳聚糖-甘油磷酸钠体积固定的条件下,增加明胶的体积不会缩短缩短胶凝化时间。(3)明胶浓度大小对胶凝化时间GT产生的影响。在稳定为37℃,pH值为6.8,壳聚糖-明胶-甘油磷酸钠体积比例固定为10:0.5:2.0的情况下,改变明胶浓度的大小,即其浓度由0.5%增至2.0%,则可观察检测到,体系胶凝时间随着明胶浓度增大而上升,由此说明高浓度的明胶会限制体系胶凝。(4)温度变化对胶凝时间GT产生的影响。当pH值为6.8时,体系中壳聚糖、明胶、甘油磷酸钠的体积比分别为10:0.5:1.0,10:0.5:1.5,10:0.5:2.0时,GT均随着温度的升高而减小,且在37℃时呈现出快速凝胶化的特点,同时说明引入甘油磷酸钠后,体系GT随甘油磷酸钠含量的增加而减小。
参考文献
缓释性能 篇3
聚羧酸系减水剂是继萘系减水剂之后的新一代高效减水剂, 由于减水率高、分子结构的可设计性、环境友好和强度增长快等优点, 成为混凝土外加剂研究开发的热点[1]。其作用机理主要是静电排斥作用[2,3]和空间位阻作用[4,5], 分子结构中含有的羧基和磺酸基等阴离子基团吸附在水泥颗粒表面, 使水泥颗粒因为静电斥力而相互分散;其长侧链中含有亲水性的活性基团, 能够在水泥颗粒表面形成较厚的立体吸附层, 阻滞、延缓水泥的水化进程, 提高水泥-水体系的分散性能。普通聚羧酸减水剂加入到水泥-水体系之后, 早期吸附快, 吸附量大, 其主侧链活性基团全部快速发挥分散作用, 虽然初始分散性能较好, 但分散保持性能欠佳[6]。如何通过原料和工艺改进, 提高聚羧酸减水剂的分散保持性, 提高其综合性价比已显得非常必要。随着我国大型基础设施建设的不断推进, 高性能多功能减水剂的市场需求也在持续增长, 在如今的商品混凝土生产过程中, 对减水剂分散保持性的要求越来越迫切[7]。
本研究从聚羧酸减水剂本身的作用机理出发, 根据反应性高分子原理[8], 通过向聚羧酸减水剂分子结构中引入酯类单体, 开发了一种缓释型聚羧酸混凝土减水剂。这种减水剂所含有的酯基能在水泥浆的碱性环境中缓慢释放出持续分散水泥的活性基团, 从而达到提高其分散保持性的目的。
1 试验
1.1 试验原材料与主要仪器设备
甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体 (TPEG) , 分子质量2400~2700, 山东博克化工;马来酸酐 (MA) , 分析纯;过硫酸铵 (APS) , 分析纯;甲基丙烯磺酸钠 (SMAS) , 分析纯;马来酸二乙酯 (DMA) , 分析纯;去离子水, 自制。华新P·O32.5水泥。
150 ml三口烧瓶;温度计;搅拌装置;加热装置;NEXUS红外光谱仪, Thermo Electron公司等。
1.2 合成工艺
向装有温度计、搅拌子和回流冷凝管的150 ml三口瓶中加入一定量的TPEG、马来酸二乙酯和去离子水, 搅拌溶解后升温至一定温度, 然后用滴液漏斗同时分别滴加马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠混合水溶液和过硫酸铵水溶液, 前者滴加3 h, 后者滴加3.5 h, 然后使反应液升高5℃再保温1 h, 降温, 用Na OH热饱和溶液调节p H值至5~7, 即得合成产品缓释型聚羧酸减水剂。
1.3 性能测试及表征
水泥净浆流动度参照GB 8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试, 水灰比为0.29, 减水剂折固掺量为水泥质量的0.2%。
红外光谱分析:充分干燥样品, 采用傅立叶红外光谱仪 (NEXUS) , 通过KBr压片法检测其红外光谱。
2 结果与讨论
通过查阅大量文献和前期的摸索, 我们采用以下工艺, n (MA) ∶n (TPEG) ∶n (SMAS) =3∶1∶0.5, 马来酸二乙酯取代MA的取代率为25%, 即n (MA) ∶n (DMA) =3∶1, 催化剂用量为单体总质量的3%, 反应温度80~85℃, 单体滴加时间3~4 h。通过控制单一变量法对各影响因素进行考察。
2.1 MA与TPEG的摩尔比 (酸醚比) 对减水剂分散性的影响
在不加马来酸二乙酯的情况下, 固定其它条件不变, 改变酸醚比分别为2∶1、3∶1、4∶1和5∶1, 考察主链上羧基密度对减水剂性能的影响, 结果见表1。
由表1可以看出:
(1) 酸醚比为3∶1所合成的减水剂在掺量为0.2%时, 水泥净浆的初始流动性和流动保持性都比较好。说明在此合成工艺条件下, 所合成的减水剂主链上羧基密度比较适宜, 能提供相对较合适的静电斥力和空间位阻, 达到分散水泥颗粒的效果。
(2) 酸醚比分别为2∶1、3∶1、4∶1和5∶1时所合成的减水剂的饱和掺量逐渐降低, 说明主链上的羧基密度影响减水剂的饱和掺量。在其它条件相同时, 主链上羧基密度越大, 饱和掺量越低。
2.2 马来酸二乙酯取代率对减水剂分散性的影响
为了优选马来酸二乙酯取代MA的最佳比例, 分别考察了不同取代率条件下合成聚羧酸减水剂对水泥浆体分散保持性能的影响, 结果如图1所示。
由图1可以看出, 随着DMA取代率的增大, 掺合成减水剂的水泥净浆初始流动度减小, 但经时流动度提高的幅度增大, 90 min流动度达到最大。说明加入酯类单体后, 初期时减水剂主链上的羧基部分处于保护状态, 不能吸附在水泥颗粒表面发挥静电斥力作用, 所以初期分散性能较小。随着时间的延长, 酯基在水泥浆体的碱性环境中不断水解释放出羧基, 使减水剂主链上羧基含量增加, 所以分散性能不断增大。综合考虑初始分散性和分散保持性, 选取n (MA) ∶n (DMA) =3∶1较适宜。
2.3 甲基丙烯磺酸钠用量对减水剂分散性的影响
在保持n (MA+DMA) ∶n (TPEG) =3∶1, n (MA) ∶n (DMA) =3∶1反应条件不变的情况下, 考察甲基丙烯磺酸钠与TPEG的摩尔比对减水剂分散性能的影响 (见图2) 。在自由基聚合反应中, 除了链引发、链增长和链终止反应外, 往往还伴随着链转移反应, 活性链可以向单体、引发剂和溶剂等转移, 转移结果使原来的自由基终止, 聚合度因而减小, 分子质量减小[9]。SMAS就是这样, 除提供阴离子磺酸基外, 还可以作为活泼的链转移剂控制聚羧酸减水剂的平均分子质量, 最终影响水泥的净浆流动度及保持性。
由图2可以看出, 当n (SMAS) ∶n (TPEG) =0.5~0.6时, 所合成的减水剂对水泥的分散性及分散保持性较好, 并以0.5最佳。这可能是因为当SMAS加入过少时, 减水剂的主链太长, 分子质量太大, 不利于减水剂分子在单个水泥粒子上的吸附, 水泥粒子被包裹所以分散性不好。而SMAS加入过多时, 减水剂分子的主链太短, 包含的吸附基团少, 使减水剂分子不能很好地吸附在水泥粒子表面, 所以效果也不好。
2.4 引发剂过硫酸铵用量对减水剂分散性的影响
在聚羧酸减水剂的合成反应中, 引发剂的用量同样能影响聚羧酸的分子结构和分子质量, 从而影响其性能。保持其它条件不变, 改变引发剂过硫酸铵的用量, 考察其对减水剂分散性能的影响, 结果见图3。
由图3可以看出, 在其它条件相同的情况下, 过硫酸铵用量占单体总质量的3%时, 所合成减水剂的分散性能及分散保持性能均较好。试验中还发现, 当APS用量小于2%时, 所合成的减水剂成品静置冷却后会析出大量针状结晶, 说明引发剂用量过少时会有大量单体不能参与反应。
2.5 反应温度对减水剂分散性的影响
温度对减水剂合成的影响主要表现在, 当温度太低时引发剂分解速率低或者根本不能引发自由基聚合反应, 当温度太高时引发剂分解速率增大, 导致单位时间内体系中自由基浓度大幅增加, 影响产品的分子质量, 从而影响产品的性能[9]。保持其它条件不变, 考察反应温度对减水剂性能的影响, 结果见图4。
由图4可以看出, 当反应温度在80~85℃时, 合成减水剂的分散性较好。而且试验中还发现, 随着温度的升高, 产物的颜色从浅黄色、黄色到黄褐色逐渐变深。
2.6 反应时间对减水剂分散性的影响
反应时间不同, 特别是小单体滴加时间的不同, 会对合成产品的分子结构产生影响, 因此, 保持其它条件不变, 考察小单体的滴加时间对减水剂性能的影响, 结果见图5。
由图5可以看出, 单体滴加时间在3~4 h时所合成减水剂的分散性较好。
3 红外光谱表征
图6为在最优条件下合成的减水剂的红外图谱。
由图6可知, 3423 cm-1处为羟基和羧基的O—H伸缩振动吸收峰, 3193 cm-1处为烯氢的伸缩振动吸收峰, 结合1619cm-1处的C=C的伸缩振动吸收峰和951 cm-1处烯氢的面外弯曲振动, 可判定不饱和双键的存在, 说明单体没有反应完全, 2914 cm-1处为饱和烷烃 (—CH3和—CH2—) 的C—H伸缩振动吸收峰, 结合1452 cm-1处—CH2—的C—H剪式振动和1401 cm-1处—CH3的C—H对称弯曲振动, 可判定亚甲基和甲基的存在;1672 cm-1处为酯羰基 (C=O) 的伸缩振动吸收峰, 结合1295 cm-1和1249 cm-1处酯基C—O—C在1300~1000 cm-1之间的多个伸缩振动吸收峰, 可判定酯基的存在;1350 cm-1和1113 cm-1处分别为磺酸基的O=S=O的不对称和对称伸缩振动, 可判定磺酸基的存在;1094 cm-1处为烷基醚C—O—C的不对称伸缩振动, 可判定醚键的存在。以上分析表明, 聚羧酸减水剂分子具有所设计的羧基、酯基、磺酸基、醚键等官能团和分子结构。
4 结论
采用马来酸二乙酯取代部分马来酸酐合成缓释型聚羧酸减水剂取得了较好的效果。合成条件为n (MA+DMA) ∶n (TPEG) ∶n (SMAS) =3∶1∶0.5, n (MA) ∶n (DMA) =3∶1, 引发剂过硫酸铵用量为单体总质量的3%, 反应温度80~85℃, 单体滴加时间为3~4 h, 所合成的减水剂在掺量0.2%时, 水泥净浆流动度初始达240 mm, 并在90 min内增到最大285 mm, 达到了缓释的效果。产品经红外光谱分析, 证明为目标产物。
摘要：用马来酸二乙酯 (DMA) 取代部分马来酸酐合成一种缓释型聚羧酸减水剂, 并研究了原料配比和合成工艺对减水剂分散性能的影响。结果表明, 当n (MA+DMA) ∶n (TPEG) ∶n (SMAS) =3∶1∶0.5, n (MA) ∶n (DMA) =3∶1, 引发剂过硫酸铵的用量为单体总质量的3%, 反应温度80～85℃, 单体滴加时间为3～4 h时, 所合成的减水剂性能较好。在掺量为0.2%时, 水泥净浆初始流动度达240 mm, 并在90 min内增到最大285 mm。合成产品经红外光谱分析, 证明为目标产物。
关键词：聚羧酸减水剂,缓释型,合成,分散性能
参考文献
[1]冉千平, 游有鲲, 周伟玲.聚羧酸类高效减水剂现状及研究方向[J].新型建筑材料, 2001 (12) :25-27.
[2]Arzu B, Goezde T, Leyla A.Synthesis of copolymers of methoxy polyethylene glycol acrylate and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid:Its characterization and application as superplasticizer in concrete[J].Cement and Concrete Research, 2009, 39 (7) :629-635.
[3]Sakai E, Yamada K, Ohta A.Molecular structure and dispersion adsorption mechanisms of comb-type superplasticizers used in Japan[J].Journal of Advanced Concrete Technology, 2003, 1 (1) :16-25.
[4]Hommer H, Interaction of polycarboxylate ether with silica fume[J].Journal of the European Ceramic Society, 2009, 29 (10) :1847-1853.
[5]Ran Q P, Somasundaran P, Miao C W, et al.Adsorption mechanism of comb polymer dispersants at the cement/water interface[J].Dispersion Science and Technology, 2010, 31 (6) :790-798.
[6]陈明凤, 徐丽娜, 彭家惠, 等.聚羧酸减水剂合成配方的确定[J].化学建材, 2004 (11) :32-35.
[7]陈发兵, 刘红霞.高保坍型聚羧酸减水剂的制备与性能研究[J].江西建材, 2012 (6) :20-21.
[8]阮承祥.混凝土外加剂及其工程应用[M].南昌:江西科学技术出版社, 2008:187-205.
缓释性能 篇4
硬组织植入物材料被广泛用于牙科、整形外科和骨骼的修复与重建[1]。植入物的表面性质对于植入手术的成功至关重要[2]。钛合金作为一种重要的硬组织植入材料,常通过在其表面制备陶瓷类涂层来改善钛合金的表面性质。制备具有药物缓释功能的涂层可以利用局部给药减少细菌感染, 促进组织生长,减小全身给药的毒性和 注射抗生 素的副作 用[3,4]。
通过溶胶-凝胶法在室温条件制备的具有良好生物活性的硅干凝胶涂层可以很好地与周围组织发生键合[5]。然而硅干凝胶脆性大、强度低,且与周围组织反应过快,破坏了长期的稳定性[6,7]。另外,纯的硅干凝胶缓释性能较差,释放时间短[8,9,10]。壳聚糖作为一种大分子生物多糖,因其良好的生物相容性、生物降解性、抗菌性等优点广泛用于生物活性材料[11]。壳聚糖具有很好的成膜性,能够改善硅干凝胶的力学性能,在药物缓释材料中表现出巨大潜力。壳聚糖/SiO2涂层能够有效改善硅干凝胶涂层断裂 问题,在体外细 胞实验中,小鼠成骨细胞在涂层表面的黏附、分化和增殖情况良好,对钙的沉积和矿化有很大的促进作用[11,12,13,14]。Kuo等指出,壳聚糖作为引导骨再生膜材料,还可以阻止非成骨细胞向缺损区生长,减少细胞竞争[13]。壳聚糖/硅干凝胶复合涂层能够有效延长硅干凝胶对万古霉素的释放时间,对生长因子也有很好的缓释效果[12,15]。
壳聚糖的含量对壳聚糖/SiO2复合涂层性质有着重要影响,为了了解壳聚糖含量对复合涂层缓释性能的影响,本研究将氧氟沙星直接溶于壳聚糖醋 酸水溶液,以正硅酸 乙酯 (TEOS)作为硅源,通过溶胶-凝胶法制备壳聚糖/SiO2载药复合涂层,并研究了壳聚糖含量与复合膜缓释行为的关系及壳聚糖含量对复合膜内部结构的影响。
1实验
1.1试剂与仪器
正硅酸乙酯(TEOS,98% 阿拉丁)、壳聚糖(分子量1× 105,脱乙酰度大于等于90%,浙江澳兴生物科技有限公司)、 盐酸、醋酸、无水乙醇均为分析纯。氮气吸附-脱附等温线使用美国贝克曼-库尔勒公司SA3100型比表面积及孔径分析仪于-196 ℃测试,前处理在300℃脱气5h。样品的比表面积通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法计算;样品的孔径分布通过Barrett-Joyner-Halanda(BJH)方法计算;各样品的总孔体积在相 对压力为0.99条件下测 得;样品形貌 由Phenom Pro型台式扫描电镜在5kV电压下观察;原子力显微镜(AFM)为上海卓伦纳米设备有限公司生产;采用Data physics公司的光学接触角测量仪通过座滴法测得接触角。
1.2实验过程
1.2.1壳聚糖/SiO2复合涂层的制备
A溶液:将壳聚糖溶于2%的醋酸水溶液中,在室温下搅拌过夜得到1.5%(质量分数)的壳聚糖醋酸水溶液,加入氧氟沙星粉末溶解混匀。
B溶液:将8.7mL无水乙醇、5.56mL TEOS、2.7mL 0.01mol/L的HCl混合,在40 ℃水浴中匀速搅拌进行预水解,1h后与A溶液混合,在40 ℃的水浴中继续搅拌30min得到壳聚糖/SiO2溶胶,在经过预处理的正方形 玻璃片(22 mm×22mm)表面旋涂成膜(转速3000r/min,时间3min), 再在室温下陈化烘干得到样品载药复合涂层。调节A溶液加入量得到样品C1-C4,分别对应m(壳聚糖)/m(SiO2)为0.1、0.2、0.3和0.4。
1.2.2复合膜结构的表征
为了证明氧化硅和壳聚糖均匀混合,将不含药物的复合膜在650 ℃煅烧移除壳聚糖,分别通过SEM、比表面积及孔径分析仪、AFM和TEM进行表征。
1.2.3壳聚糖/SiO2载药复合膜体外释放测试
取一定量的氧氟沙星溶于PBS溶液中,配制浓度为1~ 15mg/mL的系列溶液,用紫外分光光度计在293nm处测量吸光度,以药物浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线。
按照式(1)计算复合膜中氧氟沙星含量L:
式中:m为干燥后样品的总质量,m1为氧氟沙星的加入量, m2为用于释放的样品质量。
将载药复合涂层放入50mL磷酸盐缓冲溶液中(PBS溶液,pH=7.4),恒温(37 ℃)振荡(90r/min),定时取样,在293nm处测量紫外吸光度,根据标准曲线,按照式(2)计算药物在不同时间的累积释放率R:
2结果与讨论
2.1形貌及结构分析
图1为C2煅烧后的TEM图片,可以看出煅烧后样品中分布着均匀的微孔结构,证明壳聚糖与氧化硅在复合膜中均匀分布,其中的壳聚糖组分以小的聚集体分布在氧化硅颗粒中,复合膜中三维无机氧化硅网络被壳 聚糖分子 有效功能 化。系列样品在TEM图中结构相似。
图2为煅烧后各样品的N2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线。从图2(a)中可以看出,各样品N2吸附等温线的形状基本相同,为IUPAC分类Ⅰ型,是典型的微孔结构[14]。在相对压力很低(P/P0<0.01)时,N2的吸附量快速上升,表明膜材料的孔隙结构较发达,且多为孔径相对较小的微孔。随着壳聚糖含量的增加,样品的吸附量增加,并且壳聚糖含量较大的C4中,随着相对压力的增加N2吸附并未饱合,吸附量仍然上升,说样品中出现了一定量的介孔,证明壳聚糖的聚集体积变大。从表1中可以看出,随着壳聚糖含量的增加样品的比表面积和孔体积均明显增加,而微孔贡献的比表面积和微孔体积先增加然后迅速减小,说明壳聚糖含量足够高时会聚集成更大的基团。
图3为由旋涂法得到涂层样品C2的SEM图和AFM图。从图3(a)中可以看出,涂层表面均匀无断裂;从涂层断面SEM图(图3(b))中可以看出,复合涂层厚度约为60μm; 从AFM图(图3(c))中可以看出复合涂层表面平坦,有大小约10nm的起伏,随着壳聚糖含量的变化涂层没有观察到规律性变化。
图4为座滴法测量的样品C1-C4的水接触角图片,可以看出样品接触角在30~45°之间,具有较好的亲水性,随着壳聚糖含量的增加,样品的亲水性逐渐降低。
Note:SBET,specific surface area;VPore,the total pore volume at the relative pressure of 0.98;SMicro,specific surface area of the micropores;VMicro,the micropore volume
2.2药物缓释性能
图5为样品的药物释放曲线。整个释放行为可分为快速释放与缓慢释放2个阶段,开始阶段氧氟沙星的释放速率较快,主要是样品表面吸附的药物被释放到体系中,随后出现缓慢释放。在释放初期氧氟沙星的快速释放主要是分子扩散,是外层的氧氟沙星分子快速进入周围溶液;缓慢释放阶段主要是包覆在复合膜内部的氧氟沙星和复合膜通过化学吸附结合的氧氟沙星被释放出来。样品中C4释放速率较快,前50h的快速释放阶段释放出了大约70%的氧氟沙星, 爆释情况比较严重,经过大约200h后释放接近结束,释放率约为90%。样品C1、C2、C3药物释放的速率较慢,在快速释放阶段释放率在30%~40%,随后缓慢释放,大约350h后C1、C3释放基本结束,C2释放时间最长,大约为550h。样品C1、C2、C3的释放率分别约为63%、75%和74%。结果表明,壳聚糖的加入对壳聚糖/SiO2复合膜的释放情况有明显影响,随着壳聚糖质量比的增加氧氟沙星的释放情况呈现规律性变化。根据复合膜中壳聚糖与SiO2分布情况,推测是样品中氧氟沙星主要被壳聚糖包裹,SiO2形成的孔道被壳聚糖填充,在溶液中壳聚糖发生溶胀,氧氟沙星分子从糖链空隙间扩散出来,微孔比例最大的C1的孔道最小,制约了氧氟沙星的释放,因此释放率较低;随着壳聚糖含量增加,孔道变大,溶胀后壳聚糖链间产生较大空隙,使药物分子更多地扩散到溶液中,释放率增加;而随着介孔级别孔道的增加,释放速率急剧增加,因此C4样品快速释放阶段的释放率增加,少量的微孔中壳聚糖包裹的氧氟沙星维持着后期的释放。
3结论
缓释性能 篇5
碳酸钙是一种无毒、与人体和环境相容性良好的材料,具有生物降解性而且降解速率适宜,在药物载体领域日益受到关注[17,18],而在农药领域作为缓释载体的研究较少。
本研究采用毒死蜱作为模型药物,以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,以氯化钙和碳酸钠为反应试剂,在室温条件下制备毒死蜱/碳酸钙复合微球,并对复合微球的载药情况和缓释行为进行了研究。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
氯化钙(分析纯),国药集团化学试剂有限公司;碳酸钠(分析纯),国药集团化学试剂有限公司;毒死蜱(原药,纯度≥98%),江苏景宏化工有限公司;甲醇(分析纯),广州化学试剂厂;SDS(分析纯),阿拉丁试剂有限公司。
Fourier变换红外仪(FT-IR,Spectrum-100型),美国Perkin Elmer公司;X射线衍射仪(XRD-6000型),日本岛津公司;扫描电镜(SEM,EVO18),德国卡尔蔡司公司;紫外可见分光光度计(T6新世纪型),北京普析通用仪器有限责任公司;差示扫描量热仪(DSC200),美国TA公司;数控超声波清洗器(KQ-300DV),昆山超声仪器有限公司。
1.2 毒死蜱/碳酸钙复合微球的制备
将88.5mg毒死蜱加到三口烧瓶中,加上50mL浓度为50mmol/L的氯化钙与SDS(两者物质的量比为1∶2)复合溶液,室温下以600r/min搅拌12min,得到乳状液。再滴加100mL浓度为50mmol/L的碳酸钠溶液使其反应,制得毒死蜱/碳酸钙复合微球悬浮液,继续搅拌反应10min后过滤,用水和甲醇分别洗涤,40℃下真空干燥8h即得毒死蜱/碳酸钙复合微球。
1.3 毒死蜱/碳酸钙复合微球结构表征
采用KBr压片法,用FT-IR分析样品的构成;用X射线衍射仪分析样品的晶体结构(Cu-Kα辐射,狭缝宽度0.5°,扫描速率2(°)/min,电压40kV,电流30mA);用扫描电镜(SEM)观察样品形貌;用紫外可见分光光度计测试吸光度;用差示扫描量热仪DSC测试样品的结晶行为(升温范围20~150℃,升温速率为10℃/min,N2流量40mL/min)。
1.4 载药率和包封率测定
称取一定质量的复合微球,用玛瑙碾钵研磨后转移到100mL容量瓶中,加入40%(体积比,下同)乙醇水溶液,再超声30min以破坏微球结构,然后将容量瓶放置到35℃的恒温振荡水浴器中振荡48h,取上层清液稀释a倍,在λ=290nm处扫描样品溶液的吸光度。结合毒死蜱在40%乙醇水溶液中的标准工作曲线y=0.00339x-0.00186,R=0.99893。其中y表示吸光度,x为毒死蜱的浓度,单位为mg/L,计算药物浓度。载药率可按式(1)计算,包封率按式(2)计算。
式中,ρ为最终测得溶液中的毒死蜱质量浓度,mg/L;M为复合微球的质量,mg;a为稀释倍数。
1.5 缓释性能测试
释放测试参考文献[9]进行。称取一定质量的载药体系,放置透析袋中并置于30℃下的50mL 40%乙醇水溶液的锥形瓶中,间隔一定时间(t),移取1mL样品液,同时向锥形瓶补加原缓释介质,用UV扫描测量其吸光度,毒死蜱随时间的累积释放率为Ri,绘制t-Ri曲线作为毒死蜱的缓释动力学曲线。
毒死蜱随时间的累积释放量Ri按式(3)进行计算。
式中,ρi为第i次取出稀释后的溶液中含有毒死蜱的质量浓度,mg/L;LC为微球载药率,%;M1为载药体系质量,mg。
2 结果与讨论
2.1 毒死蜱/碳酸钙复合微球的结构
图1是毒死蜱原药(a)和毒死蜱/碳酸钙复合微球(b)的红外光谱图。由曲线(a)和(b)比较可知,复合微球不仅在1795cm-1处出现方解石型碳酸根的C=O振动峰和723cm-1处出现与C—O键弯曲振动有关的方解石晶体的吸收峰,还在833、1412cm-1和1549cm-1处出现分别属于P=S、芳环C—C、吡啶环C=C的毒死蜱的特征峰,说明复合微球中成功包覆了毒死蜱农药。
图2是毒死蜱/碳酸钙复合微球的SEM图。由图可以看出,复合微球表面粗糙,呈不规则的球形,粒径分布较为均匀,尺寸在1~2μm之间。
[(a)毒死蜱原药;(b)毒死蜱/碳酸钙复合微球]
图3是毒死蜱/碳酸钙复合微球的X射线衍射谱图。由图可知其晶型主要是方解石结构,而方解石是碳酸钙在自然界中广泛存在的形态,这说明复合微球载体为无害载体,适合用于农药缓释制剂。
[(a)毒死蜱;(b)毒死蜱/碳酸钙复合微球]
图4是毒死蜱及毒死蜱/碳酸钙复合微球的DSC图。从图可以看出,在图4(a)中41.2℃出现一个明显的熔融峰,这是毒死蜱的熔点。但在毒死蜱/碳酸钙复合微球中此峰却消失了[见图4(b)],说明毒死蜱在微球中是以非晶形式存在。
2.2 毒死蜱/碳酸钙复合微球的载药率
表1是不同反应条件下制备的复合微球的载药率和包封率数据。由表可以看出,各个因素均会复合微球的载药率和包封率。分析CaCl2与Na2CO3的比例影响可发现,当其物质的量比为1∶1时,相应的载药率和包封率均最低,这可能是CO32-和表面活性剂SDS中SO42-存在竞争,使其不能和Ca2+很好地结合生成碳酸钙,从而降低了载药率和包封率。分析CaCl2与SDS的比例关系可发现,当其比例为2∶1时,体系的载药率和包封率均最低,这可能是胶束浓度低,毒死蜱被乳化的效率降低,同时,被结合在液滴中的钙离子过少,使得钙离子与碳酸根离子不能很好地将毒死蜱包裹在碳酸钙微球内,从而使载药率和包封率下降。
2.3 毒死蜱/碳酸钙复合微球的缓释行为和缓释动力学
图5是n(CaCl2)∶n(Na2CO3)=1∶2[载药率12.4%,曲线(a)],n(CaCl2)∶n(Na2CO3)=1∶3[载药率11.6%,曲线(b)],n(CaCl2)∶n(Na2CO3)∶n(SDS)=1∶2∶2,搅拌速率300r/min[载药率11.6%,曲线(c)]的载药微球累积释放曲线。由图可以看出,微球在前期药物释放较快,14h时,n(CaCl2)∶n(Na2CO3)=1∶2体系释放了40%,n(CaCl2)∶n(Na2CO3)=1∶3体系,释放了23%,搅拌速率为300r/min体系则释放了34%,这是因为释药初期,载药微球内外药物浓度相差很大,形成较高释放推动力。随后释放速率趋于平缓,微球内部的药物持续溶出。到410h,上述3个体系的累积释放率分别为92.2%、81.3%和86.4%。这说明毒死蜱/碳酸钙复合微球有良好的缓释效果。比较3条曲线,发现药物缓释不仅与载药率有关,如曲线图5(a)体系的载药率(12.4%)最高,释放较快;同时药物的缓释也与制备条件密切相关,曲线图5(b)和曲线图5(c)体系的载药率一致(11.6%),但缓释行为存在明显差异,这可能是不同制备条件下碳酸钙微球粒径和壳壁有区别而造成的。
为了更进一步地了解载药微球释放药物的行为,选用Higuchi[19]模型和Korsmeyer-Peppas[20]模型分别对上述3种毒死蜱/碳酸钙复合微球的缓释数据进行拟合,研究其缓释机理。
Higuchi动力学模型表达式见式(4)。
Korsmeyer-Peppas动力学模型表达式见式(5)。
式中,Mt/M∞是指t时刻时,溶剂中药物累积释放百分比;Q0是指溶剂中药物初始浓度;K0是指药物释放常数;n为释放指数。
表2列出了3种微球不同模型的拟合数据,由表可以看出拟合效果最好的是Higuchi方程,说明毒死蜱/碳酸钙微球中的农药的缓释主要是以扩散的形式进行。当毒死蜱从复合物中释放出来时,在浓度差的作用下,微球内的毒死蜱通过扩散作用进入溶液。此外,3种微球采用Korsmeyer-Peppas模型拟合的释放指数n都小于0.45,这也说明毒死蜱从复合微球中的释放是基于Fickian扩散机理。
3 结论
缓释性能 篇6
1材料与方法
1.1主要试剂
恩诺沙星( 纯度≥99. 4%) ,东北兽药厂生产; 可溶性淀粉、氢氧化钠、Span -60,均为国药集团化学试剂有限公司产品; 环己烷( 化学纯) ,天津市东丽区天大化学试剂厂生产; 环氧氯丙烷,上海凌峰化学试剂有限公司产品; 其他试剂均为分析纯。
1. 2主要仪器
磁力搅拌器( 型号为AM - 3250B) ,东莞市兴万电子厂生产; 离心机,湖北湘仪有限公司产品; 电热恒温鼓风干燥箱( 型号为DHG - 9240A) ,上海申宏实验设备有限公司产品; 超声波清洗器,上海立信仪器有限公司产品; 扫描电子显微镜,荷兰飞利浦公司产品; 恒速搅拌器( 型号为S -212) ,上海申胜生物技术有限公司产品。
1. 3恩诺沙星淀粉微球( ENR - SM) 的制备
取80 mL环己烷置于250 mL三颈瓶中,加入8 g的Span -60,水浴加热至60 ℃并用电动搅拌器匀速搅拌使其完全溶解; 将4 g可溶性淀粉加入50 mL的去离子水中,用2 mol/L的NaOH溶液调pH值至12, 于电炉上加热糊化至透明,冷却至50 ℃; 再加入一定量的恩诺沙星,溶解后取20 mL该溶液缓慢滴加到预热的环己烷中,在60 ℃条件下搅拌至乳化; 30 min后加入2 mL的环氧氯丙烷,交联反应一定时间后,静置; 弃去上层油相,下层用乙酸乙酯洗涤数次,接着依次用乙醇和丙酮洗涤数次,离心,真空干燥,即得ENR - SM。
1. 4恩诺沙星标准曲线的绘制
准确称取恩诺沙星标准品,溶解于0. 1 mol/L NaOH稀溶液中,配制系列浓度( 1 ~ 9 μg / mL) 的标准溶液,然后采用紫外分光光度法,在波长为272 nm处测定吸光度值,绘制标准曲线。
1. 5因素与水平的确定
根据单因素考察结果,以恩诺沙星和淀粉的投料质量比( A) 、交联剂用量( B) 、乳化剂用量( C) 、反应时间( D) 为影响因素,每个因素取3个水平,见表1。
1. 6评价指标
取0. 5 g ENR - SM,加入10 g/L α - 淀粉酶10 mL,在60 ℃ 条件下充分降解,然后取滤液稀释到一定浓度范围,用紫外可见分光光度计检测其浓度, 并计算恩诺沙星载药量( Y1) 和包封率( Y2) 。计算公式: Y1= 微球中的含药量/ 空白微球重量 × 100% ; Y2= 微球中的含药量/ 体系中投入药物总量 × 100% 。
1. 7体外释药特征
采用动态透析法考察ENR - SM的体外释药情况。精密称取3批适量载药微球,加到透析袋中,置于含pH值为7. 4磷酸盐缓冲溶液( PBS) 的锥形瓶中,于37 ℃恒温振荡; 分别在第0. 25,0. 5,1,2. 5,4, 6,8,10,12,14小时取样5 mL备用,同时补充5 mL PBS; 之后将取出的样品稀释一定倍数并用紫外可见分光光度计检测浓度,最后计算累计释药百分率,得出体外释药曲线。
1. 8 ENR - SM的表征观察
取一定量的ENR - SM,真空冷冻干燥后喷金制样,用扫描电子显微镜观测微球形态。
2结果与分析
2. 1恩诺沙星标准曲线的绘制( 结果见图1)
由图1可知,恩诺沙星标准曲线的回归方程为: y = 0. 095 7x - 0. 068,R2= 0. 999 3,表明恩诺沙星在1 ~ 9 μg / mL浓度范围内线性关系良好。
2. 2正交试验结果
通过对影响载药微球载药量和包封率各种因素的考察,选定对制备ENR - SM影响较大的4个因素,即恩诺沙星和淀粉的投料质量比、交联剂用量、乳化剂用量及反应时间,每个因素选定3个水平,进行L9( 34) 正交试验。正交试验结果见表2。
根据极差大小得出各指标下的因素主次顺序为载药量A3B2D1C1,包封率A2B2D1C2。2种指标单独分析出的优化条件不一致,必须根据因素影响的主次综合考虑,最后确定最佳工艺条件。根据极差判定2种指标下因素的主次顺序一致为A > B > D > C。对于因素A,可取A2或A3,取A2时载药量比取A3少17% ,而包封率增加了63% ,故A因素取A2; 对于B因素和D因素,载药量和包封率一致,故B因素取B2,D因素取D2; 对于因素C,可取C1或C2,取C2时载药量比取C1时少1. 2%,而包封率增加2. 95%,故C因素取C2; 综合考虑确定最优方案为A2B2D1C2。
2. 3 ENR - SM表面形态观察结果
取一定量的ENR - SM真空冷冻干燥后喷金制样,扫描电子显微镜观测微球形态,结果见图2。
由图2可知,载药淀粉微球粒径均匀,粒径大小约为60 μm,形貌圆整,表面粗糙、分散性好、较少粘连。
2. 4载药淀粉微球的载药量与包封率
根据恩诺沙星标准曲线回归方程,计算得到ENR - SM的载药量为2. 53% 、包封率为89. 72% 。
2. 5体外释药试验结果
ENR - SM的体外释药曲线见图3。
由图3可知,ENR - SM有明显的缓释作用,其在最初2. 5 h内有突破效应,释放量约为43. 12 %, 之后转为缓释过程,至第8小时释药量达80. 69 %, 之后逐步释放,到第10小时时累积释药量占总药量的82. 51%。ENR - SM的释药初期为快速释药,在该阶段,存在于微球表面的药物较快地释放出来; 后期为缓慢释药,存在于淀粉孔隙中的药物缓慢释放出来。
3讨论
本试验应用反相乳液聚合法与包埋载药法制备了ENR - SM,对其载药量和包封率进行考察,发现随着恩诺沙星和淀粉投料质量比的增加,载药量和包封率都增加,其次是交联剂用量,而反应时间和乳化剂用量的影响较小。体外释药试验表现为: 初期有突释效应,随后进入缓慢释放过程。初期的突释现象可能是微球表面残存的恩诺沙星迅速溶解释放所致; 后期转为缓慢释药,在此阶段,存在于淀粉孔隙中的药物逐渐释放出来。体外试验证实,ENR - SM具有一定的缓释性能,这为拓宽其应用范围,延长其使用寿命, 以及临床新制剂的开发提供了科学依据。
摘要：为了优选恩诺沙星淀粉微球的最佳制备工艺,试验将反相乳液聚合法与包埋载药法结合起来,以可溶性淀粉为载体、环氧氯丙烷为交联剂,制备恩诺沙星淀粉微球;以载药量和包封率为指标,通过L9(34)正交试验对制备工艺进行优化,采用扫描电镜观察载药微球的粒径大小及形态。结果表明:最佳工艺条件为淀粉4 g、恩诺沙星0.04 g、交联剂1.0 g、乳化剂0.8 g、反应时间2 h;按照此优化工艺参数制得的载药微球的总载药量为2.53%、包封率为89.72%;恩诺沙星淀粉微球大小较均匀,形态圆整,分散性较好,粒径为60μm左右;在最初2.5小时时释药量约为43.12%,至第8小时时释药量达80.69%,之后逐步释放,到第10小时时累积释药量占总药量的82.51%。说明此制备工艺可行,所制得的恩诺沙星淀粉微球具有一定的缓释效果。
缓释性能 篇7
近年来,CS和MMT被分别用于药物载体,包括抗癌药物和消炎药物等领域,而将CS和MMT交联制备复合材料用于药物的缓释还不多见。李智慧等[7]利用反相乳液聚合法制得具有良好生物相容性的CS/MMT,考察了CS/MMT对盐酸金霉素的缓释效果。本研究对CS/MMMT复合材料负载盐酸金霉素药物的缓释效果进行了探索。
1 实验部分
1.1 试剂及仪器
MMT,浙江丰虹粘土有限公司;CS(生化试剂),上海凯尔生物技术有限公司;盐酸金霉素(分析纯),国药集团化学试剂有限公司。
水浴恒温振荡器(SHZ-A型),上海博讯实业有限公司医疗设备厂;电热真空干燥箱(DZF-6030型),上海精宏实验设备有限公司;紫外可见分光光度计(TU-1810型),北京普析通用仪器有限责任公司;同步热分析仪(STA449F3型),德国耐驰仪器制造有限公司;傅里叶变换红外光谱仪(VERTEX 80型),德国布鲁克公司;X射线衍射仪(TD-3500型),丹东通达科技有限公司。
1.2 MMT有机改性
将5%(wt,质量分数,下同)MMT与去离子水配制成悬浮液放置于250mL单口瓶中,磁力搅拌12h,将5%的十六烷基三甲基溴化铵溶于热水中,逐滴加入到三口瓶中,85℃恒温水浴中高速搅拌2h,冷却后,离心,洗涤,干燥,研磨后,制得有机改性MMT。
1.3 CS/MMT复合材料制备
以2.0%冰醋酸水溶液为溶剂配制为2.0%的CS溶液,充分搅拌至CS完全溶解,分别称取一定质量的有机改性MMT,按照CS∶MMT配合比为1∶3、1∶6、1∶9分别配制,然后分别加入2.0%的CS醋酸溶液中,60℃水浴搅拌反应24h,抽滤,洗涤,80℃烘干,制得3种不同CS与MMT配合比的CS/MMT复合材料。
1.4 CS/MMT复合材料的表征
采用X射线衍射仪(TD-3500型,丹东通达科技有限公司)对样品进行测试。采用傅里叶变换红外光谱仪(VERTEX80型,德国布鲁克公司)对样品进行测试,扫描范围400~4000cm-1,溴化钾压片。采用同步热分析仪(STA449F3型,德国耐驰仪器制造有限公司)对样品进行测试,升温速率20℃/min,空气气氛,温度范围25~800℃。
1.5 CS/MMT复合材料对盐酸金霉素的缓释性能
分别取一定质量的CS/MMT复合材料于13mg的盐酸金霉素溶液的量瓶中,在台式恒温振荡器中振荡吸附2h后,静置,离心,真空干燥,制得负载盐酸金霉素CS/MMT复合材料。称取制得的样品置于250mL的pH=7.4磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液中,放入超级恒温水浴中,保持温度为37.7℃,每间隔一定时间,离心,取上层溶液测定样品的吸光度,并计算样品的缓释率。
2 结果与讨论
2.1 CS/MMT复合材料FT-IR分析
CS/MMT复合材料红外光谱图见图1。从图可以看出,在3622cm-1处吸收峰为MMT内外表面吸附水O—H的伸缩振动,1046cm-1处的Si—O—Si的伸缩振动为MMT的特征吸收峰,而在2929cm-1出现—CH2的强吸收峰,在2854cm-1出现了CH3的振动峰,在1601cm-1处为CS的酰胺基和—NH2的伸缩振动吸收峰,CS插层后,振动峰向低波数方向移动,表明CS的—NH4+与MMT结构中的层间离子有着较强的结合作用[8],也说明了CS与MMT之间发生一定的交联作用。
[(a)Na-MMT;(b)1∶3;(c)1∶6;(d)1∶9]
2.2 CS/MMT复合材料XRD分析
CS/MMT复合材料XRD图见图2。从图可知,随着CS含量增加,MMT衍射峰向小角度偏移,但晶型仍保持较为完整的晶体结构,峰形宽化,无明显衍射峰,说明CS部分分子链已经很好地插入到MMT的片层中,由于CS的氢键容易和MMT的Si—O—Si健结合,同时CS的NH2基团在酸介质作用下转化为醋酸铵,CS分子可以很容易通过离子交换的方式插层进入MMT层间[9]。
[(a)Na-MMT;(b)1∶3;(c)1∶6;(d)1∶9]
2.3 CS/MMT复合材料TG分析
CS/MMT复合材料的TG图见图3。由图可以看出,CS在400~500℃之间碳化并分解。有机改性MMT(b)比钠基MMT(a)的失重率增加了35%,说明有机改性剂插入到MMT层间,形成了有机MMT。当CS和MMT按照不同配合比交联后,CS/MMT复合材料的热稳定性比CS明显提高,在失重率为60%时,CS的热分解温度为423℃,而交联MMT后的3种不同配合比(CS∶MMT的配合比分别为1∶9、1∶6、1∶3)的CS/MMT复合材料,热分解温度分别为438、464和504℃,均有不同程度的提高,主要是MMT和CS分子形成较好的交联作用,作为无机物的MMT片层结构束缚交联进入层间的CS分子的运动,在受热分解时需要的活化能比自由的CS分子链要大,热稳定性提高[10],同时MMT的片层作为物理交联点,起到了热屏障作用,阻隔CS分子链热分解产生的小分子的迁移速度,同样提高了CS/MMT复合材料的热稳定性[11]。
[(a)Na-MMT;(b)O-MMT;(c)1∶9;(d)1∶6;(e)1∶3;(f)CS]
2.4 CS/MMT复合材料的SEM及EDS分析
CS/MMT复合材料的SEM图见图4。从图可知,CS交联MMT后的表面变得粗糙疏松,聚集作用减弱,形貌不规整,呈现层状结构,MMT颗粒卷曲松散,颗粒呈现松散结构[12]。CS/MMT复合材料的EDS图见图5。从图可知,CS/MMT复合材料中主要有C、O、Si、Mg和Al等元素,其中C元素占42.66%,比MMT的C含量大幅度增加,主要来源于CS,也说明CS交联MMT,形成较好的交联作用。
2.5 CS/MMT复合材料的载药缓释性能
以盐酸金霉素为模型药物,负载到CS/MMT复合材料中,载药缓释性能见图6,未加入MMT的CS载药微球在1h内释药率达到35%左右,随着缓释时间延长,盐酸金霉素的缓释速率明显下降,到7h时缓释率达到40%左右。主要是由于吸附在CS表面和表层的药物首先脱附,发生了1个突然释放的过程[13],然后内部的盐酸金霉素的缓释通过扩散作用缓慢释放出来。CS/MMT复合材料缓释过程与CS相比有较大区别,突释现象明显减弱[6],在1h内释药率在20%以下,在3h内CS/MMT复合材料基本达到稳定状态,当时间不断延长,该药物缓释速率增加不大,在7h内基本达到平衡。随着MMT含量不断增大盐酸金霉素的缓释率逐渐减小,MMT片层具备良好的阻隔作用,MMT片层可以阻止溶剂在药物载体内的扩散,从而限制了载体的溶胀[14],在一定范围内,MMT含量越多,MMT片层的阻隔作用越大,提高了CS的稳定性,减小了CS的溶胀性,使CS的分子不易于被溶蚀,对盐酸金霉素药物的阻碍作用也越明显,从而使缓释率降低。当CS∶MMT的配合比为1∶9时,缓释时间3h,CS/MMT复合材料负载的盐酸金霉素的缓释率为25%,缓释时间从3h到7h缓释率基本保持平衡。
[(a)CS;(b)1∶9;(c)1∶6;(d)1∶3]
3 结论
以有机改性MMT与CS为原料制得CS/MMT复合材料,经FT-IR、XRD、TG、SEM和EDS表征,表明CS分子通过离子交换的作用插层进入MMT的层间,有较好的物理交联的作用,热稳定性提高,在失重率为60%时,CS∶MMT的配合比为1∶9时的CS/MMT复合材料,热分解温度为438℃。
CS/MMT复合材料负载盐酸金霉素后,随着MMT含量的增大,缓释率降低,当CS∶MMT的配合比为1∶9,缓释时间3h,CS/MMT复合材料负载的盐酸金霉素的缓释率为25%,缓释时间从3h到7h缓释率基本保持平衡。