絲膠蛋白基環(huán)境敏感性互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其在藥物控釋中的應(yīng)用.pdf

1、天然蠶絲蛋白質(zhì)主要包含絲膠蛋白和絲素蛋白兩種組成，絲膠蛋白在蠶絲加工過程中大量廢棄，是十分寶貴的天然蛋白質(zhì)資源。研究表明絲膠蛋白具有生物相容性和生物活性等特性，可形成凝膠、膜、泡沫、纖維等應(yīng)用性材料。為了充分利用絲膠蛋白的功能特性，本文主要以絲膠蛋白為原料，通過互穿網(wǎng)絡(luò)的方法制備環(huán)境敏感性-智能型水凝膠。并對(duì)這種環(huán)境敏感性水凝膠作為蛋白藥物載體，在藥物控制釋放體系中的應(yīng)用作了一些有意義的工作。 首先通過同步互穿網(wǎng)絡(luò)方法制備絲膠蛋

2、白(SS)/聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)為組分的溫度敏感性互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)水凝膠。利用示差量熱掃描(DSC)和傅立葉紅外光譜(FTIR)分析IPN的相容性，水凝膠均表現(xiàn)為一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，表明SS與PNIPAAm具有一定的混容性，兩者分子間氫鍵可能促進(jìn)其混容性。 水凝膠的微觀形態(tài)對(duì)其性能有很大的影響，因此利用透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)對(duì)IPN的微觀形態(tài)進(jìn)行研究。TEM照片顯示兩組分之間存在微

3、相分離，當(dāng)SS含量為50 wt％時(shí)，相界模糊，相疇尺寸較小，互穿效果較好。溶脹狀態(tài)水凝膠的SEM圖片顯示，水凝膠具有清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔壁厚度相差甚微，網(wǎng)孔尺寸隨IPN水凝膠中SS含量增加而減小。DSC和熱重分析(TGA)研究IPN的最低臨界溶解溫度(LCST)和熱穩(wěn)定性，LCST隨SS含量的增加略有上升，同時(shí)SS的熱穩(wěn)定性隨著PNIPAAm的加入而增加。 詳細(xì)研究了SS/PNIPAAm水凝膠的動(dòng)態(tài)溶脹行為，動(dòng)態(tài)退溶脹行為和動(dòng)態(tài)溶

4、脹-退溶脹可逆行為，以及環(huán)境溫度和溶脹介質(zhì)pH值對(duì)于平衡溶脹度的影響。結(jié)果表明低于LCST，溶脹速率受到高分子鏈的松弛和水分子擴(kuò)散的共同影響；溫度高于LCST，溶脹速率則主要取決于高分子鏈的松弛。IPN水凝膠表現(xiàn)出良好的溫度刺激響應(yīng)性，在接近LCST附近，平衡溶脹度迅速降低，且PNIPAAm含量越高，其降低程度越明顯。同時(shí)IPN水凝膠還具有pH值刺激響應(yīng)性，平衡溶脹度在pH 4.4(接近SS的等電點(diǎn))的介質(zhì)中出現(xiàn)極小值，在pH 7.5的

5、介質(zhì)中平衡溶脹度相對(duì)也較小，是由于鹽析效應(yīng)造成的。平衡溶脹度隨組分的不同而不同，因此可以通過改變IPN的組分來調(diào)控其溶脹度，以滿足藥物載體的要求。 用BSA作為模型藥物，考察了SS/PNIPAAm IPN作為藥物載體的藥物釋放行為。BSA在SS/PNIPAAm IPN水凝膠中的實(shí)際載藥量小于理論載藥量，載藥量與IPN溶脹度和溶脹狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)孔的尺寸有關(guān)。相變溫度前后，BSA從IPN中的釋放具有相似的釋放曲線，但釋放速率及最終釋

6、放量有所不同。在釋放初期，BSA的釋放速度較快；隨著時(shí)間的推移，BSA的釋放比初始階段有減弱的趨勢，因此，整個(gè)曲線可分為前段釋放區(qū)和緩釋區(qū)兩部分。LCST以下BSA的釋放速率快于LCST之上的釋放速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的釋放量高。 為了增強(qiáng)SS對(duì)pH刺激的響應(yīng)性，將聚甲基丙烯酸(PMAA)作為第二組分引入IPN，合成了具有pH敏感性水凝膠。利用FTIR表征SS/PMAA的結(jié)構(gòu)，表明SS與PMAA之間形成氫鍵相互作用。SEM觀察SS/P

7、MAA IPN水凝膠pH 7.4介質(zhì)中充分溶脹后的形態(tài)，顯示出水凝膠具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。詳細(xì)研究SS/PMAA水凝膠在去離子水和不同pH介質(zhì)中的動(dòng)態(tài)溶脹行為以及水凝膠對(duì)pH刺激的響應(yīng)性。研究發(fā)現(xiàn)水凝膠在去離子水中溶脹迅速，主要由水分子擴(kuò)散控制。IPN水凝膠具有強(qiáng)烈的pH刺激響應(yīng)性，最大平衡溶脹度出現(xiàn)在堿性條件下，并且隨介質(zhì)pH的轉(zhuǎn)變呈可逆溶脹-退溶脹性能，IPN的退溶脹速率比純PMAA的快。可以通過改變IPN的組分來調(diào)控其pH刺激響應(yīng)性。