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聚N-异丙基丙烯酰胺类温敏凝胶的制备及其对萘普生钠的缓释作用

作者:admin 来源: 日期:2015-4-20 14:49:21 人气:1

唐 青, 胡艾希 , 谭 英, 游天彪, 黄仁义
(湖南大学化学化工学院,湖南长沙410082)
  1967年Scarpa首先报道了聚N 异丙基丙烯酰胺(PNIPA)在水中的低临界相转变温度(LCST)约为31℃,随后温敏凝胶开始受到广泛的关注[1]。水凝胶是一类特殊的亲水聚合物,它在水中能极大地溶胀而不溶于水,具有可以有效吸水的三维结构[2]而温敏水凝胶能感知外界的温度变化,并能产生相应的物理结构及化学性质变化甚至突变;其性质决定于单体、交联剂以及聚合的工艺条件,且与溶胀条件有关[3];它的突出特点是温度响应过程中有显著的溶胀变化。国内外已有关于PNIPA水凝胶用于药物释放载体研究的报道[4 6],在此基础上,我们制备了PNIPA均聚水凝胶和NIPA co MAA共聚水凝胶(NIPA为PNIPA单体,MAA为甲基丙烯酰胺)并系统地进行对比研究,发现均聚凝胶具有良好的温敏性。MAA作为亲水共聚单体和PNIPA均聚凝胶主链结合,使得原均聚凝胶的网络与水的混合熵降低,结合更为稳定,溶胀度增大,LCST也随之升高。且可以通过调节共聚凝胶中MAA的含量来改变LCST值和溶胀度,以满足作为药物载体的要求萘普生钠为一种非常有效的水溶性非甾体消炎药[7],口服吸收迅速而完全,给药后1~2小时血药浓度达峰值,但其对胃肠及肾脏有着较大的副作用以温敏凝胶作为萘普生钠释放载体,目的是延长其释药时间,降低副作用[8]。
1 材料与仪器
   NIPA(东京化成工业株式会社,批号:AGM01);N,N′ 异甲基双丙烯酰胺(BIS,美国ACROSORGAN ICS公司,批号:AO17648301);过硫酸铵(爱建德固赛引发剂有限公司;焦亚硫酸钠(苏州三和化工试剂中心,批号20030516);MAA(东京化成工业株式会社,批号:0953090);萘普生钠对照品(中国药品生物制品检定所),萘普生钠样品自制。UV 1100型紫外/可见分光光度计(莱伯泰科有限公司);恒温恒湿干燥箱(美国BINDER公司)。
2 方 法
2.1 PNIPA均聚凝胶的制备
   将摩尔比为1%~4%的交联剂BIS和单体NI PA溶解于去离子水中,搅拌,待全部溶解后,加引发剂过硫酸铵和加速剂焦亚硫酸钠,倒入玻璃模具中,整个过程均在氮气保护下进行。待凝胶形成后,水洗,高温水浸泡,并每隔12小时换1次水。3天后将已处理好的水凝胶干燥,待用。
2.2 NIPA co MAA共聚凝胶的制备
    将单体NIPA、MAA与上述交联剂、引发剂和加速剂按比例共同溶解于水中,后续制备方法及处理同上。
2.3 溶胀度的测定
    将定量干胶放入恒温去离子水中,溶胀平衡后取出,用滤纸擦拭掉表面的水分,称湿胶的质量。按公式计算溶胀度(SR):SR=(mw-md)/md×100%,其中mw为达溶胀平衡后的湿胶质量;md为干胶的质量。
2.4 LCST的测定温敏水凝胶的溶胀度
    随着温度的升高而降低,当温度达到LCST时,凝胶突然收缩,即凝胶的溶胀度急剧下降,表现为中间释水缓慢、周围收缩的白色不透明状态。采用恒温恒湿干燥箱和精密天平测定不同温度下凝胶在去离子水中的溶胀度,绘制溶胀度随温度的变化曲线,并通过观察凝胶状态,得出LCST。
2.5 凝胶的体外药物释放实验
2.5.1 萘普生钠标准曲线的制备
 精密称取萘普生钠对照品适量(约50mg),置l00mL容量瓶中,加蒸馏水溶解并稀释至刻度,精密吸取适量置25mL容量瓶中,加蒸馏水定容,摇匀,配制成系列浓度(10、20、30、40mg/L)的对照品溶液,采用紫外分光光度计,在萘普生钠最大吸收波长(270nm)处测定吸收值,以吸收值(A)对浓度(C)进行线性回归,得回归方程:A=0 9936C+0 9954(r=0 9993,n=3),萘普生钠在10~40mg/L浓度范围内线性关系良好,能满足萘普生钠缓释凝胶的释放度含量测定要求。
2.5.2 凝胶对药物的吸收和溶胀
 将干胶放入200mL的480mg/L萘普生钠水溶液中,在5℃的低温下浸泡数天至溶胀平衡。
2.5.3 凝胶释药特性考察
  采用动态渗析法[9]测定凝胶体外释药特性,将含有药物的凝胶放入37℃恒温的600mL磷酸盐缓冲模拟肠液(pH=7 35)中,并以100r/min回旋振荡,每隔一段时间取出部分缓冲液(12小时共取样9次,随即补充等量的空白缓冲溶液),在270nm处测定吸收值。根据回归方程计算缓冲溶液中药物浓度,评价凝胶释药特性。
3 结果与讨论
3.1 交联剂用量对凝胶溶胀度的影响
  将单体用量和制备温度均相同、加速剂和引发剂用量固定而含不同量交联剂的同等质量均聚和共聚凝胶分别放入5℃的去离子水中浸泡若干天,按“2.3”项下方法测定其溶胀度随时间的变化(n=3),比较不同交联剂用量对溶胀度的影响,结果见图1和图2(图中百分数均为BIS与NIPA的摩尔比)。


  由图1和图2可见,无论是均聚凝胶还是共聚凝胶,随着交联剂用量的增加,其溶胀度呈下降趋势。这是由于聚合物交联密度增大,分子间作用力增强,线团结构弹性减弱所致,因此可以根据不同需求通过改变交联剂的含量来调节凝胶的溶胀性能。
3.2 MAA含量对凝胶溶胀度的影响
   将单体用量和制备温度均相同、加速剂和引发剂及交联剂用量固定的PNIPA均聚凝胶和MAA含量不同的NIPA co MAA共聚凝胶放入5℃低温去离子水中溶胀,按照“2.3”项下方法测定其溶胀度随MAA含量不同而发生的变化(n=3),结果见图3(图中百分数为MAA与NIPA的摩尔比)。

  由图3可见,共聚凝胶的溶胀度明显大于交联剂、引发剂和加速剂用量相同的均聚凝胶,而且MAA含量越高,平衡溶胀度越大。这主要是由于MAA含量的增加,致使凝胶亲水性增强,故在水中溶胀性能增强。
3.3 MAA含量对共聚凝胶LCST的影响
   按“2.4”项下方法,把一定质量而MAA含量不同的干胶试样分别放入恒温的去离子水中,充分浸泡7天以上至溶胀平衡,然后每隔1小时升高温度5℃,在每个温度溶胀结束时,称取湿胶的质量mw,计算各温度下的溶胀度,作溶胀度-温度曲线,并观察不同温度下,凝胶溶胀度的急剧下降点和自身状态,测定LCST的变化,结果见图4(图中百分数为MAA与NIPA的摩尔比)。

  由图4可见,共聚凝胶因MAA的存在,和水的氢键结合增加,LCST提高;随着MAA含量的增加,凝胶的LCST不断提高,但对温度的敏感性降低,随温度突变的开关效应变得不明显。提示,MAA的加入不仅可以调节凝胶的LCST,还可以调节凝胶的温敏特性。
3.4 凝胶的药物释放行为
   经“2.5”项下实验发现,NIPA co MAA共聚凝胶中MAA含量过高会致其在体内温度环境下(37℃左右)不收缩,不能满足释药需要。选择MAA含量为5%的共聚凝胶(LCST为37℃)和均聚凝胶作为药物释放载体进行对比,按“2.5”项下操作,将凝胶放入萘普生钠溶液浸泡至溶胀平衡后,测定药液中萘普生钠残余浓度,用差量法算得凝胶的药物吸收量,再采用动态渗析法测得凝胶在不同时间的释药量(n=3),并计算释放率,即释药量和药物吸收量的比值,结果见图5。

  实验表明,萘普生钠在缓冲溶液中的饱和溶解度为8~10g/mL,而它的温敏凝胶释放溶液浓度仅为30mg/L左右,远低于其饱和溶液浓度的20%,满足漏槽条件;在NIPA co MAA共聚亲水凝胶中亲水性药物萘普生钠可持续匀速稳定的释放12小时以上,其释药量较均聚凝胶大,缓释效果更好。
[参考文献]
[1] TanakaT.Gels[J].SciAm,1981,224:110 122
[2] 金曼蓉,吴长发,张桂英,等.聚N 烷基丙烯酰胺类凝胶及其温敏特性[J].高分子学报,1995,6(3):321 326
[3] 金曼蓉,吴长发.聚N 异丙基丙烯酰胺类凝胶及其温敏性和酸敏性的研究[J].化学工程,1991,19(2):13 18
[4] YoshidaR,UchidaK.Comb typegraftedhydrogelswithrapiddeswellingresponsetotemperaturechanges[J].Na ture,1995,374(16):240 243
[5] 朱雪燕,陈明清,刘晓亚,等.温敏性凝胶的合成和药物缓释模拟[J].江南大学学报,2002,1(2):160 163
[6] GehrkeSH,AndrewsGP,CusslerEL.Chemicalaspectsofgelextraction[J].ChemEngSci,1986,41(8):2153 2160
[7] 张继芳,张桥,陈铁江,等.萘普生钠经口灌胃给药长期毒性研究[J].卫生毒理学杂志,1995,9(1):32,43
[8] 樊东辉,戴红莲,刘雁.药物载体研究的现状和发展前景[J].武汉工业大学学报,1995,17(4):109 115
[9] 魏树礼,高智慧,贺师鹏,等.注射用硫酸链霉素白蛋白微球的研究[J].药学学报,1990,25(4):284

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