壳聚糖在药物递送及缓控释中的应用

 时间:2020-08-05  贡献者:pp-sp.com

导读:mems传感器在未来医疗保健和环境安全领域的应用展望,壳聚糖在药物递送及缓控释中的应用Application of chitosan in drug delivery and sustained release1壳聚糖在药物递送及缓控释中的应用 摘要壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物,是一种优良的天然高分

mems传感器在未来医疗保健和环境安全领域的应用展望
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壳聚糖在药物递送及缓控释中的应用Application of chitosan in drug delivery and sustained release1

壳聚糖在药物递送及缓控释中的应用 摘要壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物,是一种优良的天然高分子材料,具有良好的生物相容性、生物降解性、降解产物无毒性及多种药理活性如抑菌、抗肿瘤等,这些优良性质使 其在药学领域有广泛的应用。

壳聚糖作为一种新型药物载体,具有可控制药物释放、增加 药物局部滞留、提高药物的生物利用度等特点。

本文主要讨论壳聚糖纳米粒的生物性能、 在药物递送及缓控释中的应用以及常用制备方法。

关键词 壳聚糖 纳米粒 微凝胶Key words:Chitosan nanoparticles microgel2

1.引言可生物降解的高分子材料作为药物载体在药学领域的应用已越来越广,尤其是以高分 子材料为载体的载药纳米粒/微球。

通过纳米粒/微球的靶向性可提高药物的生物利用度, 降低毒副作用。

壳聚糖是一种优良的天然高分子材料, 有良好的生物相容性和生物降解性, 在缓控释制剂领域己有广泛的研究。

本文主要讨论壳聚糖的生物性能以及在药物递送、缓 控释上的应用。

2.壳聚糖的简介甲壳素(Chitin),又称“甲壳质” 、 “几丁质” 、 “壳蛋白”等,最先是在 1811 年由法 国科学家 H.Brdconnot 从霉菌中发现。

它存在于低等植物菌类、藻类的细胞,甲壳动物虾、 蟹、昆虫的外壳,高等植物的细胞壁中。

分布很广,是地球上仅次于纤维素的第二大有机 资源。

壳聚糖(Chitosan),又称“壳多糖” 、 “几丁糖” 、 “几丁聚糖”等,是甲壳素的 N脱乙酰产物,是自然界中唯一含游离氨基碱性基的阳离子多糖。

甲壳素和壳聚糖的结构与纤维素相似,结构式如图 1.1 和图 1.2 所示,为白色半透明 的片状固体,270℃左右分解,几乎不溶于水、稀酸、稀碱和其它有机溶剂,可溶于浓盐 酸、硫酸、78%一 97%的磷酸以及无水甲酸[1]。

3.壳聚糖的生物学活性3.1 生物相容性3

壳聚糖的结构和某些性质与细胞外基质中的主要成分氨基外基质极其相似,且其表面 的正电荷有利于粘附带负电荷的细胞,具有良好的细胞相容性。

另外,壳聚糖有较高的亲 水性,与疏水材料相比,更能促进细胞在材料表而的吸附和铺展,吸附细胞的骨架也更有 组织[2],而且壳聚糖吸水饱和后的水膨胀性和多孔性与细胞基质极为相似。

3.2 生物粘附性壳聚糖的正电荷与带负电荷的粘膜表面通过静电作用形成分子间引力使其具有粘附特 性,并能有效打开上皮细胞间的紧密连接,使大分子药物尤其是蛋白质类药物能顺利通过 细胞旁路进入体内,其有吸收渗透剂的作用,增强疗效:壳聚糖作为鼻腔给药载体时,其 生物黏附特性还能够降低药物从鼻腔的清除速率,从而提高药物的生物利用度[3]。

因此, 采用壳聚糖作为药物递送系统,能够提高药物在吸收部位的吸附,促进大分子亲水性药物 如蛋白质和多肤药物在体内的吸收。

3.3 生物降解性壳聚糖在生物体内可被生物酶(如溶菌酶)催化,缓慢水解解聚。

降解产物为对人体 无毒的 N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖。

降解中间产物在体内不积累,无免疫原性[4]。

3.4 抗菌活性壳聚糖作为一种天然无毒的生物多聚物, 其自身就具有天然的抗菌活性, 且抗菌谱广。

这种性质使它作为天然的抗菌剂、抗菌材料、防腐剂有着很好的应用前景。

3.5 抗肿瘤及免疫增强作用壳聚糖具有增强机体免疫活性的功能,并具有能抑制肿瘤细胞和阻止肿瘤转移的功能。

此外,壳聚糖能抑制血管内皮细胞生成,减少肿瘤组织血管生成,限制肿瘤生长,还可封 闭血管内皮细胞黏附分子的黏附,抑制肿瘤的生长与转移[5]。

4 壳聚糖作为药物载体的优点壳聚糖作为天然高分子载体材料,广泛应用于药物载体的研究,具有以下特点: (1)来源丰富,价格便宜; (2)有良好的生物相容性、生物降解性和降解产物无毒性; (3)在酸性条件下,壳聚糖带正电荷,可作为抗肿瘤药物载体。

由于肿瘤组织偏酸性 pH 值较低,比正常组织拥有更多的负电荷,因而壳聚糖负载药物后,对肿瘤组织有选择性吸4

附。

此外,壳聚糖还具有多种药理活性如抑菌、降低血糖、胆固醇以及免疫促进作用等[6]。

因此,壳聚糖非常适合用作药物的载体材料。

5 壳聚糖的药物缓控释作用壳聚糖负载药物后,其释放速度主要取决于壳聚糖的生物降解和溶蚀,因而可以明显 延长药物的释放时间。

作为天然可生物降解的高分子载体,其释药特性很复杂不仅药物可 从骨架中扩散出来,而且骨架本身也处于降解的过程。

生物降解聚合物的降解方式有两种:一是非均匀降解或称表面降解(降解仅在聚合物 表面发生) ,一是均匀降解或称本体降解(降解在聚合物外部和内部以相同速率发生) 。

壳 聚糖载体系统的释药过程与聚合物的降解方式以及药物在聚合物中的扩散行为有关,聚合 物降解与药物扩散行为分别为限速步骤时,系统的释药机理分别为降解缓释机理和扩散缓 释机理[7]。

6 壳聚糖纳米粒的制备方法6.1 离子交联法离子凝胶法是日前较常用的制备壳聚糖纳米粒的方法之一。

通常使用含多价阴离子的 盐类如多聚磷酸钠(TPP),使壳聚糖发生离子诱导凝胶化而得到纳米粒。

该反应条件温和, 在室温可进行,不需要有机介质和其他化学交联剂,能得到粒径均一且粒径范围可控的纳 米粒。

6.2 复合凝聚法复合凝聚法是利用自发分离实现的,一种分子链上阳离子与另一种带负电荷的药物或 阴离子聚合物静电结合,团聚体溶解度降低而从溶液中析出。

过程如下:将壳聚糖溶解在 酸中,加入带电荷相反的大分子物质,通过涡旋或高速搅拌使带正电荷的胺基与大分子中 带负电的基团相互作用,得到壳聚糖纳米粒[8]。

6.3 共价交联法共价交联是用交联剂与壳聚糖上分子链上的一 NH2 或-OH 交联生成酰胺基或酯基的反应。

常 用的交联剂有戊二醛、丁二酸、环氧氯丙烷、京尼平等[9]。

6.4 共沉淀法沉淀法也叫去溶剂法。

19%年,Berthold 等第一次使用硫酸钠作为沉淀剂制备得到壳聚糖5