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啶虫脒_羧甲基壳聚糖_海藻酸钠凝胶球的制备与控制释放性能研究

啶虫脒_羧甲基壳聚糖_海藻酸钠凝胶球的制备与控制释放性能研究
啶虫脒_羧甲基壳聚糖_海藻酸钠凝胶球的制备与控制释放性能研究

第33卷第3期2010年5月

河北农业大学学报

J OU RNAL OF AGRICU LTU RAL UNIVERSITY OF H EBEI

Vol.33No.3

May.2010

文章编号:1000 1573(2010)03 0107 04

啶虫脒/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠凝胶球的

制备与控制释放性能研究

李 芝, 武伟红, 刘 敏, 冯 涛, 王 春, 王 志

(河北农业大学理学院,河北保定071001)

摘要:采用锐孔法,以羧甲基壳聚糖和海藻酸钠为基质材料制备了啶虫脒缓释微胶囊,以微球的药物包封率为制备工艺优化指标,设定反应时间为50min,通过L16(45)正交实验得出微球的最佳制备工艺条件:温度为40,海藻酸钠浓度为3%,氯化钙浓度为5%,乳化剂量为50mL,啶虫脒与羧甲基壳聚糖质量比为1!3。所得微球囊心和壁材之间没有化学键合,对啶虫脒的释放有良好的缓释效果。

关 键 词:羧甲基壳聚糖;啶虫脒;海藻酸钠;微球;控制释放

中图分类号:T Q316.6+2文献标志码:A

Preparation and controlled release of crosslinked acetamiprid loaded carboxymethyl chitosan and sodium alginate gel beads

LI Zh i,WU Wei hon g,LIU Min,FEN G Tao,WAN G Chu n,WAN G Zhi

(Co llege o f Science,A g ricultur al U niv ersity of H ebei,Bao ding071001,China)

Abstract:Suitable sustained releasing microspheres co ntaining acetamiprid w er e prepared by u sing carbo xy methy l chitosan and acacia as base materials.The L16(45)o rtho gonal ex perim ental desig n using the standar d of drug encapsulation as the cr iteria w as used to o ptimize the pr epara tio n pro cedures of the micro spheres w ith the reaction time being50min.The o ptimum co ndi tio ns for micr ospheres prepar ation w ere as follow s:the tem perature o f r eaction w as40;the co ncentratio n of so dium alg inate w as3%;the concentr ation of calcium chloride w as5%;the amount of em ulsification w as50m L;the w eight ratio of acetamiprid to carbo xy methy chito san w as1!3.T he results sho w ed that there w as no chemical interaction betw een acetamiprid and the carbo xy methy chitosan/sodium alg inate co mplex.T he drug releasing pro perties and relea sing perfo rmances of the acetamiprid micro spheres are go od.

Key words:carbox ymethy l chitosan;acetam iprid;sodium alginate;micr oencapsulate;con tr olled release

应用农药控释技术可以减少环境中光、空气、水和微生物对农药的分解;其控释作用使农药的持效期延长、施药间隔时间拉大,可降低用药成本;缓释材料对农药的包裹掩蔽了农药的气味,可避免人与

收稿日期:2009 01 15

基金项目:河北省科学技术研究与发展计划结转项目(07220701D 5);河北农业大学科研发展基金.

作者简介:李 芝(1977 ),女,河北省定州人,在读博士生,从事化学教学与研究工作.

通讯作者:王 志(1963 ),男,河北省迁安人,博士,教授,从事仪器分析研究工作,E mail:w angzhi@https://www.sodocs.net/doc/0a17802440.html,.

河北农业大学学报第33卷

农药的直接接触,使用方便。因而农药控释技术近年来一直是化学农药新剂型的一个重要研究方向,也是发展绿色农业的重要组成部分。目前用于控制释放载体材料的高分子化合物主要有合成高分子化合物和天然高分子化合物。由于合成高分子化合物大都在环境中不易降解或不能降解,从而对环境造成二次污染。而天然高分子材料以其价廉、易得等优点日益受到人们的青睐。可用作缓释材料的天然高分子化合物主要有纤维素、淀粉及淀粉衍生物、木质素磺酸盐、明胶、海藻胶、甲壳素与壳聚糖衍生物等[1 2]。

羧甲基壳聚糖是壳聚糖衍生物的一种,其作为载体制备控释剂的最大优点是生物降解性,水溶性和天然无毒性。它具有海绵状的特殊结构和溶胀性能,通过适当的交联反应和制备方法,可以控制活性物质的释放。羧甲基壳聚糖自身具有生物活性,这一特点也使羧甲基壳聚糖成为具有开发价值的控释载体材料。海藻酸很容易与一些2价阳离子结合,形成凝胶[3]。其温和的溶胶凝胶过程、良好的生物相容性使海藻酸适于作为释放或包埋药物、蛋白与细胞的微胶囊[4]。目前,羧甲基壳聚糖和海藻酸钠作为载体的控制剂主要应用于药物的释放[5 8],但在农药的控制释放方面的应用还是一个崭新的课题。

啶虫脒是日本曹达公司开发的高效新型烟碱类杀虫剂,是在硝基亚甲基(吡虫啉)类基础上合成的烟酰亚胺类杀虫剂。虽然它与吡虫啉属同一系列,但它的杀虫范围比吡虫啉更广,是防治蚜虫、粉虱、叶蝉等刺吸式害虫的理想换代产品[9]。目前,常用的啶虫咪剂型为乳油和可湿型粉剂,这样的传统剂型要求农药具有较高的浓度和较高的施用量,这会对环境造成污染,增加使用成本。应用控释技术开发农药新剂型,可在一定程度上缓解或改善这些传统剂型所出现的状况。国外有关应用于啶虫咪缓释剂方面的研究报道不多[10 12],在国内在这方面的研究还鲜见报道[13]。本试验通过制备啶虫脒/羧甲基壳聚糖缓释微球,开发啶虫脒缓释剂的制备工艺,为羧甲基壳聚糖在农药缓释剂中的应用打下一定基础,为研究和开发其它高效、低毒、安全的农药新剂型提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验所用药品有羧甲基壳聚糖(CM CTS)(山东金湖甲壳制品有限公司),啶虫脒原料(江苏盐城利民化工厂),海藻酸钠(国药集团化学试剂有限公司),756PC紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)

1.2 方法

1.2.1 啶虫脒/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠凝胶球的制备 配制一定浓度的海藻酸钠溶液,加入吐温80乳化剂50m L,乳化5m in,按比例1!3加入羧甲基壳聚糖和啶虫脒混合物,混合后海藻酸钠的浓度为3%,啶虫脒的浓度为1%,制成100mL悬浮液。该悬浮液用5m L注射器(8#针头)滴入磁力搅拌下滴入100mL氯化钙溶液中,再将25mL1%的戊二醛倒入与其交联,40交联50m in后,去除交联液,用100mL去离子水洗涤凝胶球数次,常温下干燥至恒定质量,得黄色凝胶球。

1.2.2 啶虫脒标准曲线的测定 准确称取一定量的啶虫脒,用二氯甲烷作溶剂配制一系列1 6~8 0 mg/L的溶液,用紫外分光光度计测定其最大吸收波长 max(246nm),并在 max处测量吸光度,绘制吸光度-啶虫脒质量浓度的标准曲线,线性回归方程如下: A=0 07287 +0 0042,r=0 9994

上式中,A为吸光度; 为啶虫脒的质量浓度, m g/L;r为相关系数。

1.2.3 载药量和包封率的测定 准确称量0 01g 研细的干态载药微球,用10mL二氯甲烷浸提啶虫脒,15min后将其倒入离心管进行离心5m in,准确吸取上清液0 5m L于干燥的10m L的容量瓶中,用二氯甲烷定容,摇匀,得待测溶液。以相同方法处理空白微球得参比溶液。测得待测溶液的吸光度A,从而确定 。

按下面的公式计算啶虫脒的载药量和包封率。

载药量=

?0.01?20

m

?100%

包封率=

载药量

理论载药量

?100%

其中: 为啶虫脒质量浓度(g/L),m为研细的干态微球粉末质量(g)。

1.2.4 体外释放试验 准确称取0 05g载药微球放于透析小袋中,将其浸入盛有100mL去离子水的小烧杯中在20下使药物缓慢释放。每隔一定时间间隔取样,并用100mL新鲜去离子水完全置换原浸泡液。

按同样操作处理空白球,取出的样液作为参比,在最大吸收波长 max处测定样品溶液的吸光度,根据吸光度与啶虫脒质量浓度标准曲线计算啶虫脒的

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第3期 李 芝等:啶虫脒/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠凝胶球的制备与控制释放性能研究

释放量,然后绘制啶虫脒-时间的释放动力学曲线。

2 结果与分析

2.1 正交实验

设定反应时间为50min,确定以啶虫脒与羧甲基壳聚糖质量之比,交联温度,海藻酸钠用量,氯化钙浓度,乳化剂用量为影响因素,对每个因素选取四个水平,以包封率为优化指标,按正交表L16(45)进行实验,选出最佳工艺条件(表1,表2)。

表1 L16(45)正交实验因素水平表

Table1 The factor level of the orthogonal experiment L16(45)

水平Level

因素 Factor

反应温度/

T he tem perature

of reaction

海藻酸钠浓度/%

T he con cen tration of

sodium alginate

氯化钙浓度/%

Th e concentration

of calcium chloride

乳化剂用量/mL

Th e am ou nt of

em ulsification

啶虫脒与羧甲基壳

聚糖质量比

The w eight ratio

of acetamiprid to

carboxym ethy chitosan

13511252!1 240 1.5 1.5501!2 34523751!1 450351001!3

表2 正交实验结果

Table2 Results of orthogonal experimen

实验号T est No.

因素 Facto r

反应温度/

T he temperature

of reaction

海藻酸钠浓度/%

Th e concentration

of s odium algin ate

氯化钙浓度/%

T he concentration of

calcium chloride

乳化剂用量/mL

T he amount of

emulsification

啶虫脒与羧甲基

壳聚糖质量比

Th e weight ratio

of acetam iprid to

carb oxym ethy chitosan

包封率/%

Drug encap

sulation

13511252:121.75 235 1.5 1.5501:213.37 33523751:110.68 435351001:338.45 5401 1.5751:330.78 640 1.511001:111.21 74025251:221.09 84033502:125.98 945131001:27.37 1045 1.55752:117.75 114521501:322.87 12453 1.5251:117.97 135015501:126.88 1450 1.53251:310.08 15502 1.51002:1 6.60 165031751:29.67 K121.0621.6916.3717.7218.02

K222.2713.1017.1822.2812.88

K316.4915.3113.5317.2216.69

K413.3123.0226.0415.9125.55

R8.969.9212.51 6.3712.67

根据包封率正交实验结果分析,对包封率的影响因素大小顺序为:啶虫脒与羧甲基壳聚糖质量比(E)>氯化钙的浓度(C)>海藻酸钠浓度(B)>交联温度(A)>乳化剂量(D)。得到可能最优的水平组合为A2B4C4D2E4,即交联温度为40,海藻酸钠浓度为3%,氯化钙浓度为5%,乳化剂用量为50 mL,啶虫脒与羧甲基壳聚糖质量比为1!3。表2中没有此种组合。按照此优化条件制备微胶囊测得包封率为43 62%,在所测得条件下所得微粒包封率为最高,而且微粒为球形,颗粒大小均匀,说明这一5因素4水平的正交试验结果可靠。

2.2 啶虫脒/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠凝胶球的释

放性能

如图1所示,从累积释放度-时间曲线图上可以看出,药物释放速度较慢,没有明显的突释现象,其缓释时间可达100h以上,说明所制得的啶虫脒/羧甲

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河北农业大学学报第33卷

基壳聚糖-

海藻酸钠微球具有很好的缓释性能。图1 累积释放量-时间的曲线

Fig.1 The relationship of the released accumulation

of the drug and releasing time

2.3 红外谱图分析

如图2所示,对比红外谱图可知,啶虫脒/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠微粒的谱图(c)为啶虫脒(a)和空白微球(b)红外谱图的简单复合,缓释微球红外谱图中没有新峰生成,表明啶虫脒和羧甲基壳聚糖-

海藻酸钠凝胶球壁之间未发生新的化学键合。

图2 啶虫脒(a)、空白微球(b)、缓释微球(c)的红外谱图Fig.2 FT IR spectra acetamiprid(a),carboxymethyl

chitosan /sodium alginate microspheres(b),

and acetamiprid loaded carboxymethyl chitosan /sodium

alginate microspheres(c)

3 结论

(1)实验采用锐孔-凝固浴新方法,成功制备出外观规整的啶虫脒/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠凝胶球。锐孔法装置简单,操作简便。

(2)所制备的缓释微球中,啶虫脒和羧甲基壳聚糖与海藻酸钠所形成的囊壁没有发生化学键合。(3)在温度为40 ,海藻酸钠浓度为3%,氯化钙浓度为5%,乳化剂量为50mL,啶虫脒与羧甲基壳聚糖质量比为1!3条件下所制得啶虫脒缓释微

球的包封率为43.62%,啶虫脒从凝胶球中释放的速度缓慢,时间延长到100h 以上。

(4)所制备的缓释微球具有较高的包封率和很好的缓释性能。参考文献:

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(编辑:张月清)

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羧甲基壳聚糖制备方法

羧甲基壳聚糖制备方法 (1)将壳聚糖溶于稀乙酸中,用过量的丙酮沉淀,得到壳聚糖乙酸盐,转入带有 搅拌的反应瓶中,加入一定量的NaOH溶液和异丙醇,边搅拌边滴加氯乙酸的异丙醇溶液,控制反应温度为70℃,反应数小时,冷却至室温,用稀酸调pH值 至中性,用85%甲醇洗涤,干燥,即得羧甲基壳聚糖。[2] (2)将纯化好的壳聚糖装入带有搅拌的反应瓶中,加入一定量的20%NaOH溶液和异丙醇,在室温下搅拌60min,然后滴加氯乙酸的异丙醇溶液,在室温下反应 5h,然后用稀盐酸中和至pH值为7,用丙酮沉淀产物,过滤,用85%甲醇溶液 洗涤直至无氯离子,再用无水甲醇洗涤,60℃下真空干燥,即得产品。[2] (3)将2鲍壳聚糖加到200mL正丁醇中,室温搅拌溶胀20min,分6次加入 lOmol/L NaOH溶液,每次50mL, 40min一次,最后一次加完后再搅拌40rnin,得到碱性壳聚糖,然后把24g固体氯乙酸分5次加入,5min一次,在55~75℃ 搅拌反应3h,接着加入17mL水,用冰醋酸调pH值至7,抽滤,用70%甲醇 300mL分次洗涤,抽干后,再用300mL无水乙醇分次洗涤,于60℃真空二干燥,得产品。羧甲基化反应温度分别为55℃, 60℃, 65℃, 70℃和75℃,产量分别为31. 0g,33.8g, 36.58, 34.0g和33.2g, 65℃时最高。[2] (4)把甲壳素于一定温度下在40%~60%NaOH溶液中浸泡0. 5~5h,然后边搅拌边 加入氯乙酸,再在0~70℃反应0. 5~5h,碱酸质量比控制在(1.2~1.6):1,在 0-80℃保温5~36h,然后用稀盐酸中和,分离产物,用75%乙醇溶液洗涤,于60℃干燥。这个方法也可制备羧甲基壳聚糖。[2] (5) 15g壳聚糖先在50%(w/w) NaOH溶液中碱化,然后加150mL异丙醇搅拌, 加入18g氯乙酸,在65℃反应2h,用酸中和,70%甲醇多次洗涤,然后溶于水中,再用丙酮沉淀,过滤,用无水乙醇反复洗涤,过滤,真空干燥,得到精制 的羧甲基壳聚糖。[2] (6) 3g粉状壳聚糖悬浮于100mL浓度分别为25%, 30%, 35%,40%的NaOH溶液中,加入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液(摩尔比为1:1),在30℃下反应,每隔1h加 入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液搅拌反应6h,最后用盐酸中和,过滤,用甲醇 反复洗涤,干燥,得产物。[2] (7) 10g壳聚糖溶于1000mL 1%乙酸溶液中,加入200mL氯乙酸钠(氯乙酸用氢 氧化钠溶液中和)及50%氢氧化钠溶液150mL,室温间歇搅拌反应4h,用酸中和 停止反应,离心分离沉淀,溶于碱,过滤,滤液再中和,离心分离沉淀,用甲 醇洗涤,干燥,得产物。[2] (8)超声波法制备羧甲基壳聚糖,可显著缩短反应时间,提高羧甲基的取代度。将0. 5g壳聚糖与5mL异丙醇、10ml 30 %NaOH溶液混合,再加入溶于10rnl异丙醇的氯 乙酸(壳聚糖与氯乙酸的质量比为1:4~5),在三角瓶中摇荡几分钟后,置于超声波清洗器中,用水作振荡介质,调节输出功率40W,升温到60℃反应3h,之后倾去上层 清液,向粘状物中加入40rnL水,充分搅拌溶解,用1000盐酸中和到pH值为7,滤去不溶物,滤液中加入适量甲醇沉淀,过滤,无水乙醇洗涤,100℃烘干,即得产物。

羧甲基壳聚糖

羧甲基壳聚糖因为有良好的水溶性、保湿性和成膜性,安全无毒并具有抗菌、抑菌、乳化稳定作用,在日化、食品、造纸、制药等方面有重要的用途。 1保鲜剂 壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物,是一种天然的阳离子高分子多糖,它来源丰富,无毒无害,无污染及可降解,已广泛应用于化工、食品、化妆品、环保及医药等诸多领域。但壳聚糖仅溶于某些酸性介质,限制了其应用范围。对壳聚糖进行化学修饰即可得羧甲基壳聚糖,根据羧甲基的取代位置不同可以获得O-羧甲基壳聚糖、N-羧甲基壳聚糖和N,O-羧甲基壳聚糖三种产物。与壳聚糖相比,羧甲基壳聚糖在果,如水溶性、成膜性、吸湿保湿性、抗菌性、安全无毒性等,更适合于现代果蔬保鲜贮运的要求。羧甲基壳聚糖是一种天然的多糖涂膜保鲜剂,来源丰富,无毒无味,抑菌性强,在果实表面形成的膜具有很好的气体选择通透性,能有效地降低果蔬的呼吸强度和蒸腾作用,从而保持果蔬的新鲜度,延长果蔬的贮藏寿命。研究表明羧甲基壳聚糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌这三种常见的食品腐败菌有较强的抑制作用,其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好,其最小抑制浓度为0·1%,对大肠杆菌、枯草杆菌最小抑制浓度均为0·2%。羧甲基壳聚糖对酵母菌群、黄曲酶素、黑曲霉等也有明显的抑制作用。(羧甲基壳聚糖在果蔬保鲜中的应用研究进展吴伟,林宝凤) 2对铅离子的吸附 壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物其自然资源非常丰富是性能优良的金属离子吸附剂在工业废水处理贵重金属离子回收[3]等方面具有广阔的应用前景制备水溶性壳聚糖及其衍生物引入其它功能性基团改善它的溶解性及功能拓宽其应用范围是当前研究开发甲壳素和壳聚糖的重要课题羧甲基壳聚糖是壳聚糖经化学改性得到的水溶性衍生物由于羧基的引入使其结合金属离子能力大大提高可广泛应用于水处理贵重金属离子富集回收等方面进入人体健康者血铅的正常范围为0.483~1.45μmol/L当血铅含量达2.72~3.84μmol/L时即可发生铅中毒铅中毒可直接损伤人和动物的甲状腺功能还可损伤生殖细胞及降低性功能本文将初步研究羧甲基壳聚糖CMCS对铅离子吸附的基本特性以期为含铅废水的处理提供新的途径及理论依据。羧甲基壳聚糖与壳聚糖水溶性低聚壳聚糖相比对铅离子具有更强的吸附能力且吸附能力随着羧甲基取代度的增大而增大羧甲基壳聚糖吸附铅离子的行为遵循单分子层吸附机理符合动力学方程t/Qt=t/Qeq+M/KCM影响吸附过程的因素主要有时间pH值离子强度温度等为羧甲基壳聚糖在处理含铅的工业废水方面提供了一定的理论依据。(羧甲基壳聚糖对铅离子的吸附性能研究林友文陈伟罗红斌) 3降脂作用 壳聚糖及其衍生物的调节血脂作用日益受到人们重视,关于降脂机制目前尚无定论。有人认为壳聚糖结构中含有氨基,作为聚阳离子可与胆酸、胆固醇结合并随粪便排出体外,能阻止消化系统吸收胆固醇和甘油三酷从而发挥降脂作用。(壳聚糖、梭甲基壳聚糖的降脂及抗氧化作用林友文林青郑景峰蒋智清) 4在农业上的应用 羧甲基壳聚糖易溶于水,具有植物生理调节功能。Cuezo研究表明,用其处理番茄可提高叶片中叶绿素的含量;如用羧甲基壳聚糖处理玉米开花期的果穗和种子,可提高玉米籽粒中蛋白质的含量。玉米是低蛋白作物,因为玉米在氮代谢过程中,谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶往往受到抑制,NH离子补偿能力下降,使得贮藏蛋白含量较低。师素云以羧甲基壳聚糖处理玉米开花期果穗,发现发育籽粒中的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷丙转氨酶活性均明显增强,而蛋白水解酶活性下降,其中谷氨酰胺合成酶活性比对照组高20%以上,谷氨酸脱氢酶在处理后10、15、和25天时分别比对照组高30%、40%和50%以上,谷丙转氨酶活性高20%以上,而蛋白水解酶活性下降了30%以上;羧甲基壳聚糖对作物生长和营养代谢具有调节功能。师素云等用羧甲基壳聚糖水溶液处理玉米种子,其种子发芽率、幼苗

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1 本科(设计) O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析 二级学院药科学院 专业药物制剂 班级 2008级(8)班 学生姓名张三 学号 2008080808 指导教师李四 2008年8月 诚信声明 年月日 O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析 【摘要】目的:……方法:……结果:……结论:…… 【关键词】甲壳素;O-羧甲基壳聚糖;胶体滴定 注:本论文(设计)题目来源于教师的国家级(或省部级、厅级、市级、校级、企业)科研项目,项目编号为:。 Study on Synthesis and Structure Analysis of O-Carboxymethyl Chitosan [Abstract] ...... [Keywords] Chitin O-Carboxymethyl Chitosan Colloid titration 目录 TU1.UT TU 前言UT 1 TU2.UT TU结构鉴定UT 2 TU2.1.UT TU红外图谱(IR)UT 2 TU3.UT TU羧甲基壳聚糖取代度及分子量的测定UT 3

TU3.1.UT TU取代度的测定――胶体滴定法UT 3 TU3.1.1.UT TU羧甲基壳聚糖氨基含量的测定UT 3 TU3.2.UT TU羧甲基壳聚糖取代度、分子量测定结果UT 3 …… TU6.UT TU结论UT 4 TU6.1.UT TU影响产物的条件分析UT 4 TU6.1.1.UT TU反应介质碱性强度的影响UT 4 TUUT 5 TU致谢UT 6 TU附录A 1/f频谱图UT 7 1 0B前言 甲壳素(chitin,几丁质)学名β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖,属线性多糖类的天然高分子,大量存在于甲壳动物(如蟹、虾)的甲壳中。甲壳素/壳聚糖(chitosan)与植物纤维素的结构和功能相似,被称作动物纤维素,是地球上第二大可再生生物资源,也是数量最多的含氮有机物,表现出生物相容性好、生物降解性好、生物活性优异等特性,被广泛用于保险、生态农业、绿色工业等所涉及的200多个领域,显现出巨大的科学价值、社会利益和经济价值P[1]P。 …… 2 1B结构鉴定 O-羧甲基壳聚糖的结构通过红外光谱和核磁共振谱(P1PH-NMR)进行分析鉴定。 2.1 3B红外图谱(IR) 图中甲壳素的基本特征峰是:3443cmP-1P(游离氨基和羟基合并宽峰),2927cmP-1P(-CHR3R甲基吸收),1659cmP-1P(酰胺I谱带仲酰胺-C=O吸收);(见图1) 图1 甲壳素红外光谱图 壳聚糖的基本特征峰是:3379cmP-1P(O-H伸缩振动,因受分子内氢键作用伸缩振动峰向低波数位移)P[3]P,2880cmP-1P(C-H伸缩振动),1656cmP-1P和1599cmP-1P(N-H弯曲振动, 壳聚糖酰胺I和Ⅱ谱带),1154cmP-1P(不对称氧桥伸缩振动),1080cmP-1P(C-O伸缩振动)P[4]P。 …… 3 2B羧甲基壳聚糖取代度及分子量的测定 3.1 4B取代度的测定――胶体滴定法 PVSK标准溶液的配制与标定:称取PVSK0.1g,用去离子水溶于100ml容量瓶中,稀释至刻度,用移液管准确吸取5ml,放入50ml锥形瓶中,加1滴TB指示剂,用待标定的PVSK标准液滴定至溶液呈红紫色,此时被滴液体由浑浊转清并有沉淀出现,同时作一个空白试验。 PVSK标准液的浓度W(NR1R)计算见式(3-1): (3-1)

N-辛基-N-O-羧甲基壳聚糖制备及表面活性研究

n- 辛基-n,o- 羧甲基壳聚糖制备及表面活性研究 摘要本论文以天然高分子壳聚糖为原料,对其进行化学改性,制备出了一系列取代度不同的n- 辛基-n,o-羧甲基壳聚糖基表面活性剂。通过ftir 、ea、tg等对产物进行了表征,表明成功合 成了目标产物;产物的羧甲基取代度为79.4%,辛基取代度分别为 3.47%,17.11%,26.82%,辛基的引入使得壳聚糖的结晶性能下降;改性后壳聚糖溶解性增强。 采用芘荧光探针法以及悬滴法分别测定了壳聚糖基表面活性剂的临界胶束浓度以及表面张力,结果表明羧甲基取代度为79.4%,辛基取代度分别为 3.47%,17.11% ,26.82%时临界胶束浓度分别为 0.7879mg/ml 、0.2609mg/ml 、0.0592mg/ml ;产物能显著降低水的表面张力,最低值为 39.2mn/m,且辛基取代的越大、临界胶束浓度越低,降低水表面张力的效率越高。。其生 物官能性和相容性、安全性、血液相容性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注,广泛应用于食品、化妆品、医药、农业及环保等诸方面[5] 。 1.2 壳聚糖的改性壳聚糖以其独特的生物相容性、生物降解性、抗菌性、无毒性、生物活性和物理化学性质引起人们的重视,在化工、纺织、印染、造纸和医药等领域有广泛的应用前景。然而由于分子内、分子间的氢键作用,使其呈紧密的晶态结构,所以不溶于水和大多数有机溶剂。只有当脱乙酰度为50%左右时,二次结构破坏最大,结晶度降低,才能较好地溶于水。溶解性差成为限制壳聚糖应用的主要因素因此,有必要对壳聚糖进行改性,以达到利用其生物活性和生理活性的目的。壳聚糖的分子结构中含有活性功能基:c3-oh、c6-oh、c2-nh2,特别是c2-nh2 的存在,可以通过引入功能基团,改善壳聚糖的物理化学性能,拓宽其应用范围。壳聚糖的化学改性方法有多种,其中包括:羧甲基改性、酰化改性、季铵化改性、烷基化改性、羟烷基改性、接枝反应、交联反应、偶联反应等等。 本论文重点研究壳聚糖的羧甲基化改性与烷基化改性。 1.2.1 羧甲基壳聚糖羧甲基壳聚糖是以一氯乙酸为主要改性原料的重要的水溶性壳聚糖,可溶于中性、碱性和弱酸性水中,其成膜性、保湿性也十分优异,在日化、食品、医药、医用生物材料等领域中具有广泛的应用前景[6] 。羧甲基壳聚糖包括n- 羧甲基壳聚糖(n-cmc) , o- 羧甲基壳聚糖(o-cmc) 和n,o- 羧甲基壳聚糖(n,o-cmc) [7] ,可以通过选择反应物和反应条件来控制产物的类型。对壳聚糖进行羧甲基化改性可以改善壳聚糖的水溶性。黄攀等[8] 以壳聚糖、乙醛酸为原料, 制备了羧化度在25?78%勺水溶性n-cmc,并发现其在62.5卩g/ml?5000卩g/ml浓度范围内与小鼠成纤维细胞株l929 具有良好的细胞相容性。lin 等[9] 以2-羧基苯甲醛与壳聚糖通过席夫碱反应并还原得到n-苄氧羰基壳聚糖,用戊二醛交联制得ph响应性的水凝胶。柯仁 怀等[10] 以甲壳素为原料,采用连续操作、不分离中间产物的方法合成了羧甲基取代度为 1.08 的水溶性n,o- 羧甲基壳聚糖,并通过重构插层法制备羧甲基壳聚糖/mg2al 双层氢氧化物复合物。除此之外,羧甲基壳聚糖亦能应用于其他领域,例如絮凝剂、抗菌剂、药物载体等。刘红娅等[13] 以甲壳素为原料采用两步微波法制备了o- 羧甲基壳聚糖,产物具有良好的絮凝性能, 可作为处理模拟染料废水及实际印染废水的絮凝剂。ramchandra 等[14] 制备了n,o- 羧甲基壳聚糖与锌的络合物以及壳聚糖与锌的络合物,并用革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌做了抗菌性能测试,结果表明n,o- 羧甲基壳聚糖与锌的络合物的抗菌性要优于壳聚糖与锌的络合物。 anitha等[15]利用离子交联法用tpp和cacl2制备了壳聚糖、o-羧甲基壳聚糖和n,o-羧甲基壳聚糖纳米粒,并对材料的细胞毒性和抗菌性进行了检测,结果表明三种材料对乳腺癌细胞的毒性很小, 而n,o- 羧甲基壳聚糖纳米粒拥有三者中最强的抗菌性。目前羧甲基壳聚糖的制 备工艺已经相当成熟。riccardo 等[16]用乙醛酸和壳聚糖通过席夫碱反应以及硼氢化钠还原反映制备出不同取代度的n-cmc。张贵芹等[17]以壳聚糖与氯乙酸在氢氧化钾-异丙醇介质中,在壳聚糖与氯乙酸、氢氧化钾与氯乙酸质量比分别在2:1 及 2.3:1 时,室温下反应 5 h 制到取代度较高的o-cmc。

不同取代羧甲基壳聚糖的制备及其结构测定

不同取代羧甲基壳聚糖的制备及其结构测定 * 陈浩凡 潘仕荣 王琴梅 中山大学附属第一医院人工心脏研究室,广州 510089 摘要 目的 制备不同取代的羧甲基壳聚糖并测定其结构。方法 通过不同反应条件得到不同位置取代和取代度的羧甲基壳聚糖,并用物理和化学方法进行分子结构表征。结果 在O 位和(或)N 位发生了羧甲基化反应,产物为不同取代度的N ,O-羧甲基壳聚糖(N ,O -CM C),N -羧甲基壳聚糖(N -CM C)和O-羧甲基壳聚糖(O-CM C)。结论 胶体滴定法是测定羧甲基壳聚糖取代度的优选方法;壳聚糖羧甲基化后水溶性极大地改善,应用前景广泛。 关键词 羧甲基壳聚糖; 取代度; 电位滴定法; 胶体滴定法中图法分类号 R318.08 S ynthesis of Carboxymethyl Chitosan and Determination of Substitution Degree Chen Haofan ,Pan Shirong ,Wang Qinm ei T he First H osp ital Af f iliated to Sun Yat -sen University of M ed ical Sciences ,Guangz hou 510089Abstract Objective T o prepare and determine carbox ymethyl chitosan w ith different substitution .Methods A series of carboxy methy l chitosan having various degrees and positions of substitution w ere ob-tained by controlling reaction conditions,and characterized by chemical and physical methods.Results Car-boxy methylation occurred at hydrox yl groups and (or)amino group.The products of N,O-carbox ymethyl chi-tosan (N ,O -CM C )with different degree of substitution ,N -carboxym ethyl (N -CMC )and O -carboxym ethyl (O-CM C)were obtained.Conclusion Colloid titration is the optimized method to determine substitution de-gree of carboxym ethyl chitosan.T he product has superior w ater-soluble property and broad prospect of applica-tion . Key words carboxym ethy l chitosan ; substitution degree ; electrolytic titration ; colloid titration *  广东省自然科学基金资助项目(No .20001398)和广东省科技攻关项目(N o.K B02902G )陈浩凡,男,1972年生,博士研究生 甲壳素(chitin )大量存在于甲壳动物(如蟹、虾)的甲壳中,是地球上数量最多的含氮有机物。由于甲壳素不溶于普通溶剂,故难以应用。壳聚糖(chitosan)是甲壳素的N-脱乙酰基产物,能溶于酸性溶液,与人体细胞有很强的亲和性和相容性,并具有良好的吸湿性、纺丝性和成膜性,且无毒副作用,因而成为优良的生物医学材料。羧甲基壳聚糖(carbox ymethyl chitosan ,CM C )是壳聚糖羧甲基化后的产物,由于它既保留了壳聚糖的优点,又极大地改善了水溶性,因而具有更广泛的用途,在众多甲壳素衍生物中,倍受关注。取代度是壳聚糖在生产、研究和应用中一个重要的技术指标。壳聚糖分 子C 2氨基上的氢原子、C 3和C 6羟基上的氢原子均可以被羧甲基取代,但以医用材料为标准,研究不同取代位置、取代度羧甲基壳聚糖的制备,并对其结构进行测定,目前尚缺少系统报道。本实验以甲壳素和壳聚糖为原料,合成N ,O -羧甲基壳聚糖(N ,O-CMC),N-羧甲基壳聚糖(N-CMC)和O-羧甲基壳聚糖(O-CMC),通过物理和化学方法,测定不同取代羧甲基壳聚糖的分子量、取代位置、取代度及其结构特征,为研究其结构与防止手术后粘连作用之间的构效关系奠定基础并提供有关技术参数。1 材料和方法 1.1 材料和仪器 甲壳素和壳聚糖(脱乙酰度87%,江苏南通双林生物制品有限公司);乙醛酸(德国Merk - 第32卷第2期第152页2003年4月华中科技大学学报(医学版) J Huazhong U niv Sci T ech [Heal th Sci]Vol.32 No.2 P.152 Apr.2003

羧甲基壳聚糖衍生物的制备

羧甲基壳聚糖衍生物的制备 1、实验原理 壳聚糖是由氨基-D-葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链糖,是天然多糖中惟一的碱性多糖,具有许多特殊的物理化学性质和生理功能。但壳聚糖只能溶于一些稀酸中,不能直接溶于水中,这在很大程度上限制了它的应用。因此,对壳聚糖进行化学改性,提高其溶解性能,尤其是水溶性,对拓展壳聚糖的应用领域具有重要意义。 壳聚糖的化学改性是壳聚糖研究的一个重要领域,旨在通过在壳聚糖的-NH 2和-OH 上引入新的官能团而改善其溶解性及其他物理化学及生物学性能。壳聚糖的改性研究较多的有:酰基化、烷基化、羧基化、羟基化、接枝共聚、季铵盐化等。在迄今所报道的600余种壳聚糖衍生物中,羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan ,CMC )是研究较多的一种,是壳聚糖最重要的的衍生物之一。CMC 在日化、食品、造纸、医药、化妆品等方面都有着重要的用途,此类衍生物具有良好的水溶性、表面活性、成膜性、吸湿保湿性、安全无毒性、抗菌、抗氧化等生物性能,在化妆品、食品、生物医药等方面呈现出广阔的应用前景。羧甲基壳聚糖反应方程式如下: O CH 2OH OH NH 2H O n 2COOH O CH 2OH OH NHCH 2COONa H O n Et 3N 壳聚糖分子中的氨基和氯乙酸发生取代反应,得到N-羧甲基壳聚糖,三乙胺的作用为吸收反应释放的盐酸,促进反应的发生。 2、实验药品和玻璃仪器 壳聚糖,氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇、乙醇、醋酸等;三口瓶、回流冷凝管、恒温加热搅拌器等。 3、实验内容 3.1 N-羧甲基化反应 在烧杯中把8g 氯乙酸[1]溶解在30ml 水中,氢氧化钠溶解在20ml 水中,在半个小时内磁力搅拌下,用胶头滴管把氢氧化钠溶液滴加到氯乙酸的水溶液中,使溶液的pH 调到8[2],滴加完后,把混合溶液和2g 壳聚糖放人三口烧瓶中,然后加入2ml 缚酸剂三乙胺,升温到90度,水浴回流,磁力搅拌反应3h-4h 。 反应结束后,向烧瓶中加入50ml 水[3],转入烧杯中,磁力搅拌下用碱液调节溶液的pH 到7-8[4],然后离心分离除去不溶物,离心后的清液倒入烧杯中,慢慢加入二倍量的乙醇,沉淀[5],并磁力搅拌洗涤5分钟,产品抽滤,滤渣用乙醇水混合溶剂洗涤10分钟[6],抽滤,最后用无水乙醇洗涤10分钟[7],105度烘干。 四、实验注释 [1] 氯乙酸为强烈的腐蚀性产品,称量时应小心。 [2] 氢氧化钠的量应计算好。 [3] 加水的目的充分溶解水溶性的羧甲基壳聚糖。 [4] 可以采用10%氢氧化钠调节,注意混合溶液的pH 应慢慢调。 [5] 加入乙醇的目的为破坏羧甲基壳聚糖在水中的溶解度,有利于羧甲基壳聚糖的析出。 [6] 乙醇和水的比例为8:2,可以把混合溶剂倒入烧杯中,放入羧甲基壳聚糖产品,磁力搅拌10分钟,目的为除去沉淀产品中夹杂的无机盐等杂质。

MS软件在羧甲基壳聚糖水凝胶制备中的应用

MS软件在羧甲基/壳聚糖水凝胶制备中的应用 在自然界中,多糖分布极为广泛,它是一种天然的聚合物,具有独特的结构和特殊的特性,多糖物质在人们的生活的各个方面发挥着重要的作用。甲壳素(chitin)是一种碱性多糖,也是地球上第二大天然再生资源(纤维素的含量第一),其分布广泛,存在于甲壳动物(如虾、蟹等的外壳)、藻类等低等植物及微生物(菌类的细胞壁)中。甲壳素的C-2位的羟基被乙酰基取代,同植物纤维素的结构相似,它在地球上的含量极为丰富,每年自然界的生成量可多达1000亿吨。甲壳素呈无定形的白色或淡黄色固体粉末,按其来源不同,分为α和β两种构型,其分子链以螺旋形式平行排列,分子中有大量的乙酰基和羟基,分子内氢键作用较强,具有十分紧密的晶体结构,不溶于烯酸、碱、水和一般的有机溶剂,只能溶解于强酸以及少数有机溶剂中。甲壳素为N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖,其结构式为: 由于其良好的生物相容性、低毒性,对酶的敏感性,在用作制备水凝胶材料方面,引起人们广泛的兴趣。在这些高分子中,多糖还具有其独特的优点,如无免疫原性,无传播动物源病菌的潜在危险性等。其中的一个多糖就是壳聚糖。 壳聚糖(chitosan)是由2-乙酰氨基葡萄糖和2-氨基葡萄糖和通过β-1,4糖苷键连接而成,结构与纤维素类似,其化学结构式为: 甲壳素在强碱性环境下,可通过脱乙酰而得到壳聚糖,壳聚糖是甲壳素最为重要的衍生物。壳聚糖具有其他天然高分子材料的优点,又不会引发免疫反应。壳聚糖(CS)不同于其他多糖,其分子结构中存在氨基,可被质子化,能形成聚电

解质络合物。壳聚糖是一种无毒、可生物降解、具有良好的生物相容性及良好的生物粘附性的天然高分子材料,在生物医药,环境工程以及生物技术领域都有广泛的应用,使之成为药物控制释放领域中的理想载体。 将壳聚糖羧甲基化,可制备得到水溶性很好的羧甲基壳聚糖(CMCS),一方面羧基的引入极大提高了壳聚糖在水中的溶解性,另一方面,羧甲基壳聚糖分子中既含有氨基又含有羧基,是一种两性高分子聚合物,应用比壳聚糖更加广泛。甲醛、戊二醛、马来酸酐、钙离子等常用来作为制备壳聚糖系水凝胶的交联剂。但甲醛、戊二醛等的毒性较大,这影响了水凝胶在生物医药领域中的应用。而经钙离子交联得到的水凝胶机械性能较差,而且容易与体内的阳离子(如钠离子等)发生离子交换,使水凝胶迅速崩解,从而使凝胶中负载的药物快速释放,影响药物的缓释效果。 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)是一种无毒的肽键缩合剂,本身并没有成为交联的一部分,常作为氨基和羧基的交联。为了避免有毒的交联剂的使用,拓宽羧甲基壳聚糖在生物医药领域的应用,所以本研究以水溶性好的羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料,以EDC为交联剂,制备得到新型的EDC/羧甲基壳聚水凝胶。 水凝胶是由带有亲水性基团(—COOH、—OH、—CONH2)的水溶性单体通过聚合反应并以物理或化学交联的方式所形成的具有三维网络结构的高分子聚合物。水凝胶能显著地溶胀与水中或者生物体液中溶胀并能保持大量水分而不被溶解。近年来,智能水凝胶引起了科研者的大量关注,因为智能水凝胶能够感知周围环境如温度、磁场、电场、pH、离子强度等刺激的微小变化并对环境刺激产生响应特性。水凝胶的响应性能是通过凝胶的可逆体积相变来实现的,并使它在传感器、人造肌肉、药物控制释放、组织工程、催化体系、酶的固定等方面具有广阔的应用前景。 由于传统的给药方式有口服和注射等,使治疗药物的毒性不仅存在于肿瘤部位,而且会散布于身体的各个部位,对正常身体部位产生一定程度的损伤。同时由于药物浓度在体内广泛分布,到达肿瘤部位的药物浓度就会变小,可能导致其低于药物的治疗浓度,以致使它达不到应有的效果。温敏性载药水凝胶可以对药物的释放起到一定的缓释作用,使药物释放变得缓慢;也可以根据病变部位与正常组织不同而识别病变器官,从而有选择性地进攻,使药物浓度更有效地分布,

O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析

1 本科毕业论文( 设计) O - 二级学院 专 业 班 级 学生姓名 张三

诚信声明 我声明,所呈交的毕业论文(设计)是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文(设计)中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺,论文(设计)中的所有内容均真实、可信。 样本2

O- O-CMC)是壳聚糖的羧甲基化衍生物,在医药、化妆品等多种领域有着广泛的应用前景。本实验通过使用氯乙酸与壳聚糖反应制备了O-羧甲基壳聚糖,即在碱性条件下,以甲壳素为基本原料,以异丙醇作为溶胀剂,采用氯乙酸途径制备方式,通过控制不同的反应条件(反应路线、时间、温度、碱的浓度和投料比等), 佳工艺路线。…… -

样本4 ,one of the derivatives of chitosan properties including biocompatibility, Retention Capacity, has a promising applicable perspective for its chitosan. ......

目 1.前言. 2.结构鉴定 (2) 2.1.红外图谱(IR) (2) 3.羧甲基壳聚糖取代度及分子量的测定 (3) 3.1.取代度的测定――胶体滴定法 (3) 3.1.1.羧甲基壳聚糖氨基含量的测定 (3) 3.2.羧甲基壳聚糖取代度、分子量测定结果 (3) …… 6.结论 (4) 6.1.影响产物的条件分析 (4) 6.1.1.反应介质碱性强度的影响 (4) 参考文献 (5) 致谢 (6) 附录A 1/f频谱图 (7) 样本5

壳聚糖智能水凝胶

封面 题目壳聚糖智能水凝胶 作者吴雪辰罗育阳 壳聚糖智能水凝胶 作者:吴雪辰罗育阳 摘要:壳聚糖智能水凝胶作为一种天然高分子材料,由于其来源于自然而具有的生物可降解性、无毒、来源广泛等优良的性能,近些年已经成为研究的热点。而智能水凝胶本身对温度、PH、电磁性能等外界刺激能做出迅速的反应同时也收到广泛关注。结合两者的优点合成的壳聚糖智能水凝胶更是具有了更加突出的优势。下面从定义、制备以及应用等方面简单的对壳聚糖智能水凝胶最近几年的发展进行浅析。 关键词:壳聚糖,智能水凝胶,壳聚糖智能水凝胶,药物缓释。

1.定义 甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键形式联接而成的多糖,是一种天然高分子化合物。壳聚糖是其乙酰化产物。壳聚糖与甲壳素结构的差别在于C2位的取代基不同,壳聚糖是氨基(—NH2),而甲壳素是乙酰氨基(—NHCOCH3)。Fig.1是甲壳素与壳聚糖的化学结构式。[1] 脱乙酰基 Fig.1 水凝胶或称含水凝胶为亲水性但不溶于水的聚合物, 它们在水中可溶胀至一平衡体积仍能保持其形状。[2]智能水凝胶一般是有机高分子水凝胶材料,其上的功能基团使水凝胶的吸水量对周围环境敏感如温度、pH、电、光或离子强度等,所以称作“智能”。[3]壳聚糖分子由于主链或侧链上带有大量的亲水基团和有适当的交联网络结构,所以可形成智能水凝胶。 [4] 2.制备 (1)壳聚糖 壳聚糖可通过天然的甲壳素支链水解直接制得。 (2)智能水凝胶 智能水凝胶的制备方法比较复杂,可通过以下方法制得: Ⅰ.水溶性高分子的交联法[5] Ⅱ.接枝共聚法 (3)壳聚糖智能水凝胶的制备 翟延飞[6]研究认为壳聚糖主链上含有大量的亲水集团,尤其是2位上的氨基常作为交联点,能与甲醛、戊二醛等双官能团交联剂反应,使线性壳聚糖链间由碳氧双键交联成水凝胶。常用的交联剂有:戊二醛,甲醛,亚甲基二丙烯酰胺,京尼平等,这种方法是化学交联法。化学交联法制备的凝胶具有以下特点:交联均匀;通过不同的交联剂可以制备不同性质的水凝胶;制备薄膜纤维等形状;适合多糖类、蛋白质等生物天然高分子等。并且化学交联法制得的凝胶能在溶液中保持形成高层次结构和取向不变的交联结构,因而制得结构规整的凝胶。 接枝共聚法制备壳聚糖智能水凝胶(参照水凝胶的制备法:接枝共聚法) 聚丙烯酰胺(PAAm)及其衍生物是一类典型的温敏性水凝胶,被广泛用于药物的控制释放、酶反应控制、生物降解材料等领域。将PAAm的这些优点与壳聚糖的pH敏感性和离子强度敏感性结合起来,通过共聚法制备一种聚合物,使该聚合物具备PAAm和CS的共性,从而得到具有使用价值的材料。 具体备方法:俞玫[7]对壳聚糖接枝聚丙烯酰胺梳型水凝胶的制备进行了研究 本制备在机械搅拌及氮气环境下进行。将l g壳聚糖粉末溶于60 mL l%醋酸溶液中,通氮气3 0 m i n,水浴升温至6 0℃,加入0.2 g过硫酸钾( KPS )引发剂,6 0℃搅拌10 min,快速加入一定比例的单体A A m ( 溶于 3 0 m L 水中并预先用氮除氧) ,6 0℃反应1 h 。将产品冷至室温,用l mol/L NaOH调pH至8。加500 m L无水乙醇脱水1 h,过滤,将产品在 5 0 0 mL无水乙醇中浸泡过夜,充分除去凝胶中的水分。过滤,用5 0 mL 无水乙醇洗

pH敏感型羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及体外释药考察

pH敏感型羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及体外释药考察 郑施施;王增寿 【期刊名称】《中国药师》 【年(卷),期】2013(016)004 【摘要】目的:研制一种新型羧甲基壳聚糖基pH敏感性水凝胶,考察其在药物传输体系中的应用.方法:采用钙离子交联方法制备有良好pH响应性能的羧甲基壳聚糖基水凝胶,并对其pH响应性能进行相关的表征.以磺胺嘧啶钠为模型药物,考察载药水凝胶在不同pH环境条件下(pH =2和pH =7.4)的药物释放行为.结果:所制备的羧甲基壳聚糖水凝胶具有明显的孔洞结构和良好的pH响应性能,在中性磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中吸水率显著大于在酸性溶液(pH=2)中的吸水率.载有磺胺嘧啶钠的羧甲基壳聚糖水凝胶在中性磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中的4h的药物累计释放率达到95%,而在酸性溶液(pH=2)中的4h的药物累计释放率却只有50%.结论:本文所制备的羧甲基壳聚糖pH敏感性水凝胶具有良好的孔隙率和pH响应性能,在口服药物传输体系中有一定的应用前景.%Objective: To develop a novel carboxymethyl chitosan pH-sensitive hydrogels for the potential application in the drug delivery systems. Method: The pH-sensitive carboxymethyl chitosan hydrogels were prepared by a calcium cross-linking method and characterized. Sulfadiazine sodium was selected as the model drug to evaluate the drug release behavior of the hydrogels in various pH conditions ( pH = 2 and pH =7.4). Result: The developed carboxymethyl chitosan hydrogels showed significant porosity and pH sensitivity, and the water absorption of the hydrogels

CMCS Fe-2010-羧甲基壳聚糖磁性小球的制备与表征

Preparation and characterization of carboxymethyl chitosan magnetic beads YAN Li-li 1,XIE Wan-cui 1,YANG Xi-hong 1*,ZHANG Chao-hua 1 (Guangdong Ocean University,College of Food Science and technology,Zhanjiang 524025)Abstract:Taken the Fe 3O 4particles as the magnetic carrier,Carboxymethyl chitosan magnetic beads was prepared.The concentration of carboxymethyl chitosan,carboxymethyl chitosan and Fe 3O 4particle mass ratio and crosslinker type on the properties of magnetic ball was studied.The best preparation conditions is,3%carboxymethyl chiosan solution,carboxymethyl chitosan and Fe 3O 4particle mass ratio of 1∶1,using 1.25%glutaraldehyde solution for crosslinking.The structure and morphology were characterized by IR,XRD and SEM. Key words:carboxymethyl chitosan;magnetic bead;preparation;characterization 燕莉莉1,解万翠1,杨锡洪1*,章超桦1 (广东海洋大学食品科技学院,湛江524025) 摘要:以Fe 3O 4微粒为磁性载体,利用羧甲基壳聚糖制备毫米级磁性小球,研究了羧甲基壳聚糖 溶液浓度、羧甲基壳聚糖与Fe 3O 4微粒质量比及交联剂种类对磁性小球的性质影响。确定了最佳制备条件,即使用3%羧甲基壳聚糖溶液,羧甲基壳聚糖与Fe 3O 4微粒质量比1∶1,使用1.25%戊二醛溶液进行交联。并用IR 、XRD 和SEM 对其结构和形貌进行表征。 关键词:羧甲基壳聚糖;磁性小球;制备;表征中图分类号:TQ 281 文献标志码:A 文章编号:1005-9989(2010)11-0240-04 羧甲基壳聚糖磁性小球的 制备与表征 羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan,CM CS)是壳聚糖(Chitosan)经化学改性得到的水溶性衍生物,由于羧基的引入使其结合重金属离子能力大大提高,可广泛应用于水处理,贵重金属离子富集回收等方面,但在应用时常常遇到难于与介质分离的难题。 由于磁性高分子微球在外界磁场作用下能方便、快速地与介质分离,所以20年里在医学、生 物化学、分子生物学及工业应用等诸多领域显示出广泛的应用前景,受到国内外学者的普遍关注[1]。本文将利用对重金属有较强吸附作用的羧甲基壳聚糖制备成易于与介质分离的毫米级磁性小球,并用IR 、XRD 和SEM 对其结构和形貌进行了表征。1实验方法1.1 试剂与仪器 收稿日期:2010-05-24 *通讯作者 基金项目:2008年目标导向项目(SKLF-MB-200805)。 作者简介:燕莉莉(1984—),女,硕士研究生,研究方向为食品添加剂。 ·240 ·

壳聚糖水凝胶作为药物载体在药物控释方面应用的研究

壳聚糖水凝胶作为药物载体在药物控释方面应用的研究 1.立项依据 在自然界中,多糖分布极为广泛,它是一种天然的聚合物,具有独特的结构和特殊的特性,多糖物质在人们的生活的各个方面发挥着重要的作用。甲壳素(chitin)是一种碱性多糖,也是地球上第二大天然再生资源(纤维素的含量第一),其分布广泛,存在于甲壳动物(如虾、蟹等的外壳)、藻类等低等植物及微生物(菌类的细胞壁)中。甲壳素的C-2位的羟基被乙酰基取代,同植物纤维素的结构相似,它在地球上的含量极为丰富,每年自然界的生成量可多达1000亿吨。甲壳素呈无定形的白色或淡黄色固体粉末,按其来源不同,分为α和β两种构型,其分子链以螺旋形式平行排列,分子中有大量的乙酰基和羟基,分子内氢键作用较强,具有十分紧密的晶体结构,不溶于烯酸、碱、水和一般的有机溶剂,只能溶解于强酸以及少数有机溶剂中。甲壳素为N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖,其结构式为: 由于其良好的生物相容性、低毒性,对酶的敏感性,在用作制备水凝胶材料方面,引起人们广泛的兴趣。在这些高分子中,多糖还具有其独特的优点,如无免疫原性,无传播动物源病菌的潜在危险性等。其中的一个多糖就是壳聚糖。 壳聚糖(chitosan)是由2-乙酰氨基葡萄糖和2-氨基葡萄糖和通过β-1,4糖苷键连接而成,结构与纤维素类似,其化学结构式为:

甲壳素在强碱性环境下,可通过脱乙酰而得到壳聚糖,壳聚糖是甲壳素最为重要的衍生物。壳聚糖具有其他天然高分子材料的优点,又不会引发免疫反应。壳聚糖(CS)不同于其他多糖,其分子结构中存在氨基,可被质子化,能形成聚电解质络合物。壳聚糖是一种无毒、可生物降解、具有良好的生物相容性及良好的生物粘附性的天然高分子材料,在生物医药,环境工程以及生物技术领域都有广泛的应用,使之成为药物控制释放领域中的理想载体。 将壳聚糖羧甲基化,可制备得到水溶性很好的羧甲基壳聚糖(CMCS),一方面羧基的引入极大提高了壳聚糖在水中的溶解性,另一方面,羧甲基壳聚糖分子中既含有氨基又含有羧基,是一种两性高分子聚合物,应用比壳聚糖更加广泛。甲醛、戊二醛、马来酸酐、钙离子等常用来作为制备壳聚糖系水凝胶的交联剂。但甲醛、戊二醛等的毒性较大,这影响了水凝胶在生物医药领域中的应用。而经钙离子交联得到的水凝胶机械性能较差,而且容易与体内的阳离子(如钠离子等)发生离子交换,使水凝胶迅速崩解,从而使凝胶中负载的药物快速释放,影响药物的缓释效果。 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)是一种无毒的肽键缩合剂,本身并没有成为交联的一部分,常作为氨基和羧基的交联。为了避免有毒的交联剂的使用,拓宽羧甲基壳聚糖在生物医药领域的应用,所以本研究以水溶性好的羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料,以EDC为交联剂,制备得到新型的EDC/羧甲基壳聚水凝胶。 水凝胶是由带有亲水性基团(—COOH、—OH、—CONH2)的水溶性单体通过聚合反应并以物理或化学交联的方式所形成的具有三维网络结构的高分子聚合物。水凝胶能显著地溶胀与水中或者生物体液中溶胀并能保持大量水分而不被溶解。近年来,智能水凝胶引起了科研者的大量关注,因为智能水凝胶能够感知周围环境如温度、磁场、电场、pH、离子强度等刺激的微小变化并对环境刺激产生响应特性。水凝胶的响应性能是通过凝胶的可逆体积相变来实现的,并使它在传感器、人造肌肉、药物控制释放、组织工程、催化体系、酶的固定等方面具有广阔的应用前景。 由于传统的给药方式有口服和注射等,使治疗药物的毒性不仅存在于肿瘤部位,而且会散布于身体的各个部位,对正常身体部位产生一定程度的损伤。同时由于药物浓度在体内广泛分布,到达肿瘤部位的药物浓度就会变小,可能导致其

O_羧甲基化壳聚糖修饰磁性Fe_3O_4纳米粒子及其生物应用_陈丽娜

O -羧甲基化壳聚糖修饰磁性Fe 3O 4纳米粒子及其生物应用 * 陈丽娜1,周光明1,薛 莲2,刘 兰1,梁莉芳1,曾献生3,盛蓉生3 (1.西南大学化学与生化学院,重庆400715;2.西南大学生命科学学院,重庆400715; 3.卡南吉医药技术(上海)有限公司,上海201203) 摘 要: 采用共沉淀法制备Fe 3O 4纳米粒子,用 XRD 测定粒子成分,用透射电镜和显微镜观测粒子形貌,用震动样品磁场计测定Fe 3O 4粉末饱和磁化强度,再以O -羧甲基化壳聚糖修饰后,用红外光谱检测粒子成分。粒子性能良好,能很好的应用于生物分离,连接等。 关键词: O -羧甲基壳聚糖;磁性Fe 3O 4纳米粒子;蛋 白 中图分类号: O69;TB332文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2008)07-1199-03 1 引 言 壳聚糖是甲壳素经化学方法处理脱乙酰基后的产物,是一种天然的阳离子聚合物,无毒无害,易生物降解,具有良好的生物相容性。将壳聚糖用于制备磁性纳米复合微球的研究很多,一般是采用包埋法,通过戊 二醛等交联剂的作用,壳聚糖分子聚合包埋在磁性纳米粒子表面制备出核壳式复合微球[1,2]。也可用反向悬浮交联法,以石蜡为分散介质[3]。但是这种方法比较复杂,而且壳聚糖的低水溶性大大限制了它的应用范围。羧甲基壳聚糖是壳聚糖经羧甲基化反应后的一种衍生物,有O -羧甲基壳聚糖,N -羧甲基壳聚糖和O ,N -羧甲基壳聚糖,适当控制反应条件就可以得到[3]。 由于羧甲基的导入,羧甲基壳聚糖的水溶性比壳聚糖的得到大大提高,O -羧甲基壳聚糖由于含有活性—COOH 和—NH 2基团,又无毒无害,因此在生物医药方面有很好的应用。实验通过化学共沉淀法制备出磁性Fe 3O 4纳米粒子,通过粒子表面的—OH 和O -羧甲基壳聚糖上的—COOH 连接,不需要加入交联剂,这种用O -羧甲基壳聚糖修饰的磁性Fe 3O 4纳米粒子上有—NH 2(图1),进行生物蛋白连接试验表明基团活性没有被破坏 。 图1 6-O -羧甲基化壳聚糖通过—COOH 连接到磁性纳米颗粒表面 Fig 16-O -cabox ymethy l chito san co nnected to the magne tic nanoparticles by —COOH 2 实 验 2.1 试剂和仪器试剂:FeCl 3·6H 2O ,A R ;FeCl 2·4H 2O ,A R ;25%氨水,A R ;O -羧甲基壳聚糖,羧化度≥60%。FeCl 2·4H 2O 购于上海山海工学团实验二厂,O -羧甲基壳聚糖购于浙江金壳生物化学有限公司,其他购于国药集团化学试剂有限公司。仪器:Senco S312-210H 恒速搅拌机;IKARET basic 磁力搅拌器;KUDOS 超声清洗仪;XSP -17CE 生物倒置显微镜;JEOL LaB6型JEM -2010场发射透射电镜;日本理学D /max -2500型X 射线衍射仪;NUM 760振动样品磁强计;Spectrom eter Bruker E -quinox55型红外光谱仪。2.2 O -羧甲基壳聚糖修饰磁性Fe 3O 4纳米粒子 试验采用化学共沉淀法制备Fe 3O 4纳米粒子,2Fe 3++Fe 2++8OH -Fe 3O 4↑+4H 2O 。以2∶1 的比例把FeCl 3·6H 2O ,FeCl 2·4H 2O 溶解(通上N 2 气保护),用磁力搅拌器搅拌均匀,再与浓氨水混合在恒速搅拌机上高速搅拌,室温(25℃)反应2h ,在磁场下分离,制得具有超顺磁性的Fe 3O 4纳米粒子[4,5]。用 水洗涤粒子3次,除去氨水Cl -等。 称取适量O -羧甲基壳聚糖加入水中,低温加热搅拌至糖溶解完全,控制糖液黏度不能过大,形成透亮糖液。将制得的磁性Fe 3O 4纳米粒子倒入糖液,搅拌分散均匀。70℃搅拌反应20min ,磁铁吸下粒子用水洗涤3次,再分散到糖液中,重复反应1次。最后洗涤好的粒子分散到水溶液中保存。 1199 陈丽娜等:O -羧甲基化壳聚糖修饰磁性F e 3O 4纳米粒子及其生物应用 * 基金项目:上海市科技型中小企业技术创新基金资助项目(0502H100),重庆市自然科学基金资助项目(CS TC2007BB5370) 收到初稿日期:2008-03-14收到修改稿日期:2008-05-16 通讯作者:周光明作者简介:陈丽娜 (1982-),女,重庆人,在读硕士,师承周光明教授,从事纳米粒子制备应用工作。

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