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聚N-异丙基丙烯酰胺在萘普生缓释上的应用

作者:admin 来源: 日期:2015-4-20 14:37:39 人气:0

谭 英1,唐 青1,胡艾希1,潘 娅2
(1.湖南大学化学化工学院,湖南长沙 410082;2.华南理工大学化工与能源学院,广东广州 510640)
  近年来,研究在一种材料中制剂本身能检知生病发出的信号、并根据患者患病的程度判断释放量,进行药物控制释放的多功能的智能化制剂,作为新颖的DDS非常引人注目[1].聚N 异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)是一种能随外部温度变化,溶胀度发生很大变化的温敏智能水凝胶,使用PNIPAm水凝胶能通过温度调节对物质的吸附和释放进行控制[2-5].PNIPAm水凝胶的这种特殊性质使它成为一种很有前途的药物控制释放材料[6],同时也在物质分离、分析应用和智能材料制备等方面有着广泛的应用前景[7,8].非甾体消炎药萘普生[9],目前被制成胶囊、片剂、栓剂,口服吸收完全,起效快,生物利用度高,但是对胃肠道均有副作用.为了有效控制快速释放,降低毒副作用,本文采用PNIPAm制成整体型释放器,对非水溶性药物萘普生及水溶性药物萘普生钠,在不同温度响应、不同酸碱度响应时的药物缓释行为进行了研究.利用核磁共振技术对凝胶进行表征,对温敏特性进行了确认.
1 实验部分
1.1 试剂
    N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)为东京化成工业株式会社生产;N,N 异甲基双丙烯酰胺为美国AcrosOrganics公司生产;过硫酸铵为爱建德固赛(上海)引发剂有限公司生产;焦亚硫酸钠为苏州三和化工试剂中心生产;萘普生为浙江车头制药厂生产;其他试剂均为分析纯.
1.2 水凝胶的制备
    N 异丙基丙烯酰胺和交联剂N,N′ 亚甲基双丙烯酰胺按单体摩尔量的0.01,0.015,0.02倍溶于水,氮气保护下加入过硫酸铵和焦亚硫酸钠,搅拌,溶解完全.溶液倒入玻璃模具并继续通氮,观察凝胶生成时间,密封静置.反应完全,取出凝胶,切块,水洗3次.加乙醇水溶液浸泡3d(12h换水一次),用去离子水浸泡,去除残余反应物;烘成干胶进行溶胀实验.
1.3 凝胶性能测试
1)溶胀度的测试:将定量的干胶在水中溶胀,放置于不同温度下一段时间,用滤纸吸干表面的水分,称重,根据溶胀度公式可计算出溶胀度.SR=(溶胀后水凝胶的质量-原来的干胶质量)/原来的干胶质量×100%.2)相转变温度的测定:制备的凝胶在某一温度时,温度的微量上升会引起凝胶迅速收缩,这一点温度被称为低临界相变温度(LCST:lowcriticalsolu tiontemperature),实验使用VarianUNITY400波谱仪的OXFORD控温系统使样品在20~35℃之间连续升温测量,参考Badiger等[10]方法得到相变温度,与通过水浴加热观察现象进行了对比.
1.4 水凝胶溶胀态的1HNMR表征
   在VarianUNITY400波谱仪上进行,质子工作频率为400MHz,用重水(99.8%)质子化学位移δ4.8定标.质子自旋晶格弛豫时间(T1)的测定用反转恢复法在17.6℃下进行,实验误差<5%.取相同质量的3种交联度的干凝胶和0.5mL重水于样品管中,于5℃放置2d后检测.
1.5 萘普生及萘普生钠缓释
1.5.1 整体型释放器的制备
1)含萘普生整体型释放器的制备:将干胶放入萘普生的乙醇水溶液(V乙醇/V水=4),在5℃的低温下浸泡数天至溶胀平衡.鉴于乙醇的易挥发性可能导致萘普生药物由凝胶中心向四周扩散,将浸泡于萘普生乙醇水溶液的凝胶在-20℃冷藏1d,在室温中放置2d,再进行后续实验.
2)含萘普生钠整体型释放器的制备:将干胶放入定量萘普生钠的水溶液,在5℃的低温下浸泡数天至溶胀平衡.然后进行后续实验.
1.5.2 药物释放
1)萘普生标准曲线:准确称取定量的萘普生,溶于乙醇水溶液(V乙醇/V水=4)中,测定在331.2nm处一系列标准溶液的吸光度,并得到标准工作曲线.
2)萘普生钠标准曲线:准确称取定量的萘普生钠,溶于去离子水溶液中测定在270nm处的一系列标准溶液的吸光度,并得到标准工作曲线.
3)萘普生、萘普生钠的释放:萘普生作为一种有效的非甾体消炎药,它在人体的胃肠部位被吸收.我们模拟人体酸碱度环境配置了人工胃液(pH=1.75)和人工肠液(pH=7.35),放入37℃和15℃恒温的磷酸盐缓冲溶液(pH=7.35)和氯化钾盐酸缓冲溶液(pH=1.75)中保持100r/min的转速振荡,每隔一段时间取出3mL缓冲液,同时补加入等量的新鲜缓冲溶液.根据药物的标准曲线方程测定浓度,用动态渗析法测定体外释药性能.
2 结果和讨论
2.1 凝胶溶胀度性能测试
   不同交联度区间各取一个样,溶胀度随时间达到平衡的具体变化见表1.

  干胶刚浸入水中的吸水速度较快,1h吸收自身质量5~10倍水,1d吸水速度缓慢增长.交联剂用量较高的凝胶在初期溶胀度最大,14h后交联剂用量较少的样开始占优势,并不断拉大和其他对比样的距离.
2.2 凝胶的表征
   凝胶的1HNMR大分子运动的局部自旋相互作用产生的空间平均会使其线宽及线型产生变化.通过NMR谱线宽及线型的测量与分析有助于我们获得温敏凝胶内部分子运动的信息,以及在相变温度点时凝胶结构的变化.图1为PNIPAm水凝胶的1HNMR谱.由于其大分子网络中极性基团(—CONH—)与水分子间的相互作用,使凝胶中的水处于一种多相状态,可分为束缚水、网络内的中间水与凝胶外部各向同性的自由水.处于不同状态的水的化学位移几乎均在δ4.8附近而无法分开.另外,水在凝胶中处于受限运动(扩散)状态,由于水的各向异性作用加强,使水的1HNMR线宽远大于纯水体系中的质子线宽.当交联剂用量分别为单体摩尔量的1.0%,1.5%,2.0%时,从表2可看出:随交联度的加大,水与主链的线宽均加大.原因在于交联网络的有效孔径减小,对应平均的核间距减小,使水分子在高分子网络中的扩散运动受阻加剧,从而使谱线展宽.聚合物长链由交联剂N,N′ 亚甲基双丙烯酰胺连接成网状结构,而使主链的运动受到束缚,特别是交联点处的分子运动受阻强烈,各向异性作用加强,表现为较宽的谱线.




  随交联度的加大,水质子与大分子主链质子的T1的权重平均值明显地变短了,即在温敏凝胶PNIPAm体系中,运动较快的自由水含量逐渐减少,而受束缚的“键合水”比例增加,从而导致了水质子的T1变短,而大分子主链质子的链段运动受阻愈明显,核自旋与晶格的相互作用增强,自旋晶格弛豫激烈,T1就短.反映了大分子质子的弛豫特性.在温度升高过程中,1HNMR谱图中PNIPAm的峰高、化学位移、半峰宽也会随凝胶结构的变化而改变,在临界相变温度点时凝胶快速收缩,大分子主链质子的链段运动会急剧受阻,半峰宽会突然增大.实验结果见图2.
   在相变温度时样品管中的温敏凝胶由于快速收缩而变成微小颗粒,下沉到样品管底部,检测区信号消失,1HNMR谱图上凝胶峰消失,利用这一现象,可以测量温敏凝胶LCST值.从图2可看出,随着温度的升高,交联剂用量对临界相转变温度(LCST)并无太大影响,3个交联剂不同用量的样都在32℃时,凝胶开始发生变化,34℃时,凝胶峰消失,也就是说它们的LCST都是32℃.32℃时随着交联度增大,半峰宽变化率增大,说明交联剂用量越小,温敏度越高.继续升至34℃,信号都消失了.
2.3 萘普生药物缓释
   选用交联剂用量为1%的温敏凝胶,测定凝胶吸收后的残液浓度,用差量法测出凝胶实际的吸收值,得到释放率的数据见图3.从图3可看出,两种药物在不同温度,pH=1.75时药物释放量均明显小于pH=7.35时.非水溶性萘普生及水溶性萘普生钠在15℃时,在不同pH值溶液中,由于凝胶溶胀,药物的扩散性提高,药物从溶胀的凝胶中释放出来,其释放行为属于药物扩散,即为扩散支配型制剂,且具有明显突释现象,总释放率较低.在37℃时,萘普生、萘普生钠释放率大大增加,因为凝胶在临界温度以上,从溶胀状态向脱溶剂化的收缩状态发生相变,凝胶收缩,凝胶内部药物浓度增加,药物缓慢向凝胶表面扩散.水溶性萘普生钠亲水性好,释放速度快,维持4h释放,非水溶性萘普生整体型释放器的药物释放,效果较好,在10h内能释放大部分药物.


3 结 论
  利用1HNMR对不同交联度PNIPAm的线宽和自旋晶格弛豫时间进行了检测,利用在温度升高过程中,PNIPAm的峰高、化学位移、半峰宽随着凝胶结构的变化而改变,准确测定了临界相变温度(LCST).对非水溶性药物萘普生及水溶性药物萘普生钠与PNIPAm制成的整体型释放器,在不同温度响应,不同酸碱度响应时进行的药物缓释结果表明:凝胶在37℃,pH=7.35时,缓释时间可维持10h,释放率达到80%.因此,利用PNIPAm整体型释放器对温度、pH的响应,有效缓解了消炎药萘普生对胃的副作用,实现了药物在小肠内的选择性缓释.
参考文献:略

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