大茴香醛改性海藻酸钠凝胶的制备及释药性能

河北科技师范学院学报　第24卷第1期,2010年3月Journal of Hebei Nor mal University of Science &Technol ogy Vol .24No .1March 2010壳聚糖/海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物控释中的应用郑学芳,刘　纯,廉　琪,贾丹丹,田宏燕,王东军3(河北科技师范学院理化学院,河北秦皇岛,066600)摘要:以戊二醛(G A )为交联剂,壳聚糖作为聚阳离子组分,海藻酸钠作为聚阴离子组分,制备了壳聚糖(CS )海藻酸钠(S A )水凝胶。

探讨了改变溶液的pH 值和交联剂用量等条件对两种水凝胶溶胀性能的影响。

交联剂含量、pH 对CS 2S A 水凝胶溶胀率的影响较大,且在酸性条件下的水凝胶的溶胀率远大于碱性条件下的溶胀率,包埋在此水凝胶中的牛血清蛋白(BS A )释放随载药介质的pH 值的变化而显著不同,pH 值为1.0条件下载药的水凝胶释药率大于pH 值为7.4,9.18条件下的释药率。

关键词:壳聚糖;海藻酸钠;牛血清蛋白;控制释放中图分类号:O636.1 文献标志码:A 文章编号:167227983(2010)0120008204水凝胶对外界刺激如pH 值、溶剂、盐浓度、光等能产生相应的体积变化,广泛应用于药物控制释放、固定化酶、物料萃取、生物材料培养、提纯、蛋白酶的活性控制等领域[2～4]。

壳聚糖(CS )作为一种带正电荷的天然多糖,具有良好的生物相容性和生物降解性[5]。

由于其具有良好的吸水保湿性能[6],作为水凝胶,在药物控制释放上具有良好的发展前途。

海藻酸钠(S A )是一种广泛存在于各类棕色海藻中的天然高分子,可与多价阳离子形成简单的凝胶,成胶条件温和,该类凝胶对机体无毒性,适合作为药物包埋材料。

笔者以戊二醛为交联剂,壳聚糖作为聚阳离子组分,海藻酸钠作为聚阴离子组分制备壳聚糖/海藻酸钠水凝胶(CS 2S A ),并通过改变溶液的pH 值和交联剂用量等因素来探讨水凝胶的溶胀性能变化。

海藻酸钠的提取工艺及性能研究摘要: 海藻酸钠作为一种天然高分子物质已被广泛应用. 介绍了海藻酸钠的性质、研究现状和几种提取工艺, 综述了其在纺织，食品，医学行业中的应用, 并对其发展前景作了展望.关键词: 海藻酸钠; 提取; 提纯; 应用引言：海藻酸钠( Sodium Alginate, NaAlg, 简称AGS)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物, 是由1, 4- 聚-β- D- 甘露糖醛酸(简称M)和α- L- 古罗糖醛酸(简称G)组成的一种线型聚合物, 是海藻酸衍生物中的一种, 所以有时也称褐藻酸钠或海带胶和海藻胶, 其分子式为[C6H7O6Na]n , 相对分子量在3之间.各种生物合成的海藻酸结构基本相似,海藻酸大分子长链中有一M—M—M一(M一块)，-G—G—G一(G一块)，一G—M—G—M一(交替块)，一M—M—G一、一G—G—M一(混合块)等段节。

结构式如下:自1883 年由海带中发现海藻酸钠以来, 不少学者对其实用价值进行了研究, 直至1929 年才开始在美国应用于工业生产, 1944 年用于食品工业,而用于医药工业不过是近30 年的事. 1983 年FDA批准海藻酸钠可直接作为食品的成分. 20 世纪70年代初期, 我国棉纺织企业在纯棉织物上, 以后又在涤棉织物上, 使用海藻胶代粮上浆, 取得了较好的效果.20 世纪80 年代初在食品工业协会、农牧渔业部等联合召开全国食用海藻酸交流会上,专家充分肯定了海藻酸的食用价值及药用价值,呼吁我国要大力推广海藻酸的食用技术. 海藻酸在我国目前主要用于印染、纺织工业, 而在食品、医药工业方面的应用报道不多.目前世界范围内提取海藻酸钠可分为几种艺，分别为酸凝酸化法、钙凝酸化法、钙凝离子交换法、酶解提取法，目前国内绝大部分厂家采用钙凝酸化法.但是目前工业提取海藻酸钠的现行工艺繁杂、生产成本高、降解非常严重，从而使粘度和平均收率普遍较低.1海藻酸钠的性质及制备工艺1．1海藻酸钠的性质海藻酸钠为白色或淡黄色粉末, 几乎无臭无味.海藻酸钠溶于水, 糊化性能良好, 加入温水使之膨化. 吸湿性强, 持水性能好, 不溶于乙醇、乙醚、氯仿和酸( pH< 3) .海藻酸钠的稳定性以pH 值在6-11 之间较好. pH 值低于6 时析出海藻酸, 不溶于水; pH 值高于11 时又要凝聚. 黏度在pH 值为7 时最大, 但随温度的升高而显著下降.海藻酸钠不耐强酸、强碱及某些重金属离子, 因为它们会使海藻酸凝成块状, 但碱金属( 钠、钾) 并不会使海藻酸钠浆发生凝冻.1．1．1海藻酸钠的相溶性海藻酸钠与增稠剂(黄原胶、瓜尔豆胶、西黄蓍胶)、合成高分子药用材料(如卡波沫)、糖、油脂、蜡类、一些表面活性剂和一些有机溶剂(如甘油、丙二醇、乙二醇等)具有相溶性.与吖啶衍生物、结晶紫、醋(硝)酸苯汞、钙盐、重金属及浓度高于5％的乙醇不相溶。

第1篇一、实验目的本实验旨在研究海藻酸钠凝胶的制备方法，探讨其物理化学性质，并分析其在不同条件下的应用潜力。

通过实验，了解海藻酸钠凝胶的基本制备过程，掌握其应用领域，为后续研究提供参考。

二、实验原理海藻酸钠（Sodium Alginate，简称SA）是一种天然的高分子多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性和高吸水性。

在制备凝胶的过程中，海藻酸钠与二价阳离子（如Ca2+、Ba2+等）发生离子交换反应，形成凝胶结构。

实验中，通过控制海藻酸钠的浓度、交联剂浓度、pH值等条件，制备具有不同性能的海藻酸钠凝胶。

三、实验材料与仪器材料：1. 海藻酸钠（分析纯）2. CaCl2（分析纯）3. NaOH（分析纯）4. 去离子水仪器：1. 电子天平2. 搅拌器3. pH计4. 烧杯5. 试管6. 移液器7. 酒精灯8. 烧杯四、实验步骤1. 制备海藻酸钠溶液：称取一定量的海藻酸钠，加入去离子水，搅拌均匀，制备浓度为1%的海藻酸钠溶液。

2. 调节pH值：向海藻酸钠溶液中加入适量的NaOH，调节pH值为8.5。

3. 制备交联剂溶液：称取一定量的CaCl2，加入去离子水，搅拌均匀，制备浓度为0.1%的CaCl2溶液。

4. 混合溶液：将调节pH值后的海藻酸钠溶液与CaCl2溶液混合，搅拌均匀。

5. 制备凝胶：将混合溶液倒入烧杯中，用酒精灯加热，使溶液温度升至60-70℃，维持5-10分钟，待溶液凝固后，取出凝胶。

6. 清洗凝胶：将凝胶放入去离子水中浸泡，清洗去除残留的CaCl2。

7. 干燥凝胶：将清洗后的凝胶放入烘箱中，60℃干燥2小时，取出后用剪刀剪成小块。

五、实验结果与分析1. 凝胶形成时间：实验发现，海藻酸钠溶液与CaCl2溶液混合后，溶液逐渐变得浑浊，说明凝胶开始形成。

随着加热时间的延长，凝胶形成时间逐渐缩短。

2. 凝胶性能：通过实验，发现海藻酸钠凝胶具有良好的力学性能和吸水性。

当海藻酸钠浓度为1%、CaCl2浓度为0.1%时，制备的凝胶具有较高的抗拉强度和吸水率。

海藻酸钠水凝胶应用-回复海藻酸钠水凝胶（Sodium Alginate Hydrogel）是一种高分子化合物，具有出色的吸水性能和生物相容性。

因此，它在许多领域都有广泛的应用。

本文将一步一步回答关于海藻酸钠水凝胶应用的问题。

第一步：什么是海藻酸钠水凝胶？海藻酸钠水凝胶是一种由天然海藻提取的高分子化合物制成的水凝胶。

它的主要成分是海藻酸钠，是一种天然的多糖类化合物。

第二步：海藻酸钠水凝胶的制备过程是怎样的？海藻酸钠水凝胶的制备过程可以分为以下几个步骤：1. 海藻提取：采用适当的方法从海藻中提取出海藻酸钠。

这个过程通常使用水或碱性溶液进行提取。

2. 优化提取液：优化提取液的条件，以得到高质量的海藻酸钠。

3. 凝胶化：将提取得到的海藻酸钠与适当的交联剂混合，使其形成凝胶。

常用的交联剂有钙离子、锌离子等。

第三步：海藻酸钠水凝胶在哪些领域有应用？海藻酸钠水凝胶具有出色的吸水性能和生物相容性，因此在许多领域都有广泛的应用，包括医药、食品、化妆品和纺织品等。

1. 医药领域：海藻酸钠水凝胶可用于制备药物传递系统，例如药物包埋在水凝胶中，通过控制水凝胶的释放速率来实现药物的缓慢释放。

此外，它还可用于创伤敷料和软组织工程。

2. 食品领域：海藻酸钠水凝胶常被用作食品增稠剂和凝胶剂，可以增加食品的黏度和质地。

它还可以用于制作果冻、奶酪和乳酸菌饮料等食品产品。

3. 化妆品领域：海藻酸钠水凝胶可以增加化妆品的粘度，改善其使用体验。

它还可以用于制备面膜、眼膜和护肤霜等化妆品产品。

4. 纺织品领域：海藻酸钠水凝胶可以用于纺织品抗菌和防污功能的改善。

通过将水凝胶涂覆在纺织品上，可以增加纺织品的吸水性和抗菌性能。

第四步：海藻酸钠水凝胶使用的注意事项有哪些？在使用海藻酸钠水凝胶时，我们需要注意以下几个事项：1. 注意存储：海藻酸钠水凝胶应保存在密封容器中，并避免阳光直射和高温环境。

2. 控制用量：使用海藻酸钠水凝胶时需要控制用量，以避免过多使用导致不必要的浪费和成本增加。

海藻酸钠/聚己内酯半互穿网络水凝胶的制备及释药性能研究李倩，倪才华江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡 (214122)E-mail：nicaihua2000@摘要：为了提高海藻酸钠对疏水性药物的负载量和缓释作用，将海藻酸钠与聚己内酯混合后分散于NaCl/CaCl2的混合溶液中制成半互穿网络水凝胶，对海藻酸钠进行了疏水改性，对该凝胶的溶胀度及pH敏感性进行了测试，并对药物布洛芬进行了包埋释放实验。

考察了不同相对分子质量和用量的聚己内酯对药物释放的影响。

结果表明，聚己内酯疏水改性后的海藻酸钠凝胶微球对药物布洛芬的负载量提高，具有较好的缓释作用。

关键词：海藻酸钠；疏水改性；缓释0. 引言海藻酸钠（SA）是一种由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古罗糖醛酸（G）连接而成的天然高分子，广泛存在于各类棕色海藻中，可与多价阳离子形成简单的凝胶，成胶条件温和,该凝胶在生物体内以酶解方式生成甘露糖醛酸和葡萄糖醛酸，对机体无毒性，适合作为药物包埋材料。

但是海藻酸钠亲水性太强，对疏水性药物负载量不高，容易发生突释[1]。

已有文献报道，通过海藻酸钠上的-COOH或-OH反应，对其疏水改性[2,3]，但-OH与-COOH反应活性不高，反应条件苛刻，而且-COOH反应后影响后续与Ca2+的成胶性能。

本文用聚己内酯对海藻酸钠进行了疏水改性，制成水凝胶微球，并研究了其对药物布洛芬的包埋及缓释作用。

发现SA改性后，在药物负载和缓释性能上有了明显提高。

聚己内酯因其良好的生物相容性及可降解性被广泛应用于新型载体的研究，如制备缓释微球，包衣材料等。

1．实验部分1.1 主要试剂及仪器海藻酸钠，A.R，从Acros 公司购买。

辛酸亚锡，CP，中国医药集团上海化学试剂公司；ε-己内酯，购自AR,Alfa Aesar公司；甲苯，CP，国药集团化学试剂有限公司；布洛芬,中国药品生物制品检定所,批号0179-9702 ；恒温磁力搅拌器：85-2型，上海思乐仪器有限公司；加拿大ABB公司；数显电子天平：JA2003型，上海试验仪器厂；电热真空干燥箱：ZK-82A,上海试验仪器厂；紫外-可见光分光光度计(UV)：TU-1901,北京普析通用仪器有限责任公司；低速离心机LD-S2A型，北京医用离心机厂。

改性海藻酸钠活化SiO_2纳米粒_省略_药Pickering乳液及释药性_颜慧琼Vol．34高等学校化学学报No．92013年9月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2164 2170doi ：10．7503/cjcu20130299改性海藻酸钠活化SiO 2纳米粒子稳定载药Pickering 乳液及释药性颜慧琼1，李嘉诚1，冯玉红1，胡文涛1，刘若林1，林强1，2 （1．海南大学材料与化工学院化学系，海口570228；2．海南师范大学化学化工学院化学系，海口571100）摘要以胆固醇疏水改性两亲性海藻酸钠衍生物表面，活化SiO 2纳米粒子，再制得负载氯氟氰菊酯的O /W型Pickering 乳液．通过傅里叶变换红外光谱（FTIR ），氢核磁共振波谱（1H NMR ）、荧光光谱、动态光散射、光学显微镜和释药实验分别对海藻酸钠衍生物和Pickering 乳液的性能进行了表征．结果表明，胆固醇基接枝到了海藻酸钠分子链上，改性后的海藻酸钠临界聚集浓度由1.26mg /L 降为0.28mg /L ，表现出了良好的两亲性．将海藻酸钠衍生物（CSAD ）和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）吸附于SiO 2纳米粒子表面，得到活化SiO 2纳米粒子，其Zeta 电位分别为－30.7和16.4mV ，粒径分别增大到583.3和438.4nm．由CSAD 活化SiO 2粒子制备的乳液释药速率更缓慢．CSAD 的交联作用使吸附于油水界面的活化SiO 2粒子形成了比较稳定的网络结构或界面膜．关键词氯氟氰菊酯；海藻酸钠；胆固醇；两亲性；Pickering 乳液；SiO 2纳米粒子；海藻酸钠衍生物中图分类号O648；O631.3+1文献标志码A 收稿日期：2013-04-01．基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目（批准号：2011BAE06A06-7，2011BAEO6B04-7）、海南省重点科技计划项目（批准号：ZDXM20120003）和海口市重点科技计划项目（批准号：2011-0104）资助．联系人简介：林强，男，博士，教授，博士生导师．主要从事精细化学品分子设计、化工工艺、有机合成和生物材料方面的研究．E-mail ：linqiang@hainu．edu．cn Pickering 乳液是用表面活性微粒作乳化剂，由2种互不相溶的液相组成的分散体系．最早由英国科学家Ramsten 和Pickering 报道和研究［1 3］．无机纳米颗粒在水介质中通常是带电的，易于吸附两亲性化合物，利用表面改性方法可使其表面润湿性发生改变［4，5］．T orres 和Iturbe 等［6］用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）和低浓度的NaCl 改性黏土并以此作稳定剂制备了正己烷/水乳液．Kim ［7］、张卫东［8］和王朝阳等［9］利用表面引发原子转移自由基聚合的方法制备了聚合物修饰的胶体粒子，使Janus 粒子的表面均匀分散Ag 纳米粒子．刘国鹏等［10，11］用共沉淀法制备了3种形态的双金属氢氧化物颗粒的水分散体系，并以其为乳化剂制备了Pickering 乳液，结果表明，NaCl 的加入在一定程度上提高了乳液的稳定性，且大颗粒稳定乳液的能力比小颗粒强．Whitby 等［12］发现CTAB 可以改变一些纳米粒子的疏水性和絮凝性，相应增加乳液的稳定性；Binks 等［13］和Lan 等［14］发现纳米二氧化硅和CTAB 混合物在稳定乳液方面具有优良的协同效应．研究表明，在用胶体颗粒制备乳液时加入双亲化合物，乳液的稳定性得到了显著提高［15 19］．大分子表面活性剂包含天然高分子表面活性剂和合成高分子表面活性剂两类．其中天然高分子表面活性剂如淀粉、纤维素、壳聚糖和海藻酸盐等通过化学合成的方式引入疏水基，得到两亲性衍生物［20］．大分子表面活性剂具有良好的增溶性、增稠性、分散性和絮凝性，对分散体系的稳定作用十分突出．Wu 等［21］以F127包覆变频纳米粒子NaYF4?Yb ，Er （Tm ）制备生物活化材料，可用于稳定微乳液，设计获得多种水包油微结构．海藻酸钠是从海带或海藻中提取的天然多糖聚合物，是一种可再生的海洋资源．海藻酸钠具有无毒、成本低、来源广泛及可生物降解等优点，其作为药物载体具有广泛的应用前景［22］．海藻酸钠由于其分子链上存在大量的羟基和羧基基团，因此亲水性较强，在水中极易溶胀，限制了其在药物载体方面的进一步应用．这些亲水基团经活化后可以通过接枝、偶联和衍生化等方法引入疏水物质，制备出两亲性多糖聚合物．氯氟氰菊酯又称三氟氯氰菊酯和功夫菊酯，是一类高效、广谱性杀虫剂，被广泛用于农业害虫的防治［23］．当前高效氯氟氰菊酯的单剂剂型主要以乳油剂型为主，对环境会造成严重污染［24］．而制备Pickering 乳液的乳化剂多为无机固体微粒，用量较乳油的高分子表面活性剂少得多，且原料价格低廉对环境无污染，乳化方便．本文采用胆固醇接枝改性海藻酸钠［25］，使其具备两亲性，以此衍生物原位表面活化亲水性的二氧化硅（作为新型乳化剂），制备负载氯氟氰菊酯的Pickering 乳液，并探讨了其缓释性能．1实验部分1．1试剂与仪器海藻酸（CP 级，M w =112230）、胆固醇（A．R．级）、氢化钙（A．R．级）、二甲基亚砜（DMSO ，A．R．级）、三氯甲烷（A．R．级）、N ，N '-二环己基碳二亚胺（DCC ，纯度90.0%）、4-二甲氨基吡啶（DMAP ，纯度99%）、碳酸氢钠（A．R．级）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ，纯度99%）和纳米二氧化硅［纯度99.5%，粒径（30?5）nm ］均购于Aladdin 公司；无水乙醇（A．R．级）和甲醇（A．R．级）购于广州化学试剂厂；氯氟氰聚酯原药和溶剂油由海南博科科技有限公司提供；色谱级溶剂均购于Sigma 公司．Bruker T27型傅里叶变换红外光谱仪（德国Bruker 公司）；400MHz 核磁共振波谱仪（瑞士Bruker 公司）；F7000型分子荧光光谱仪（日本Hitachi 公司）；Man0383型动态光散射仪（英国Malvern 公司）；CX41型光学显微镜（日本奥林巴斯公司）；HP6890N 型气相色谱仪（美国安捷伦公司）；KS-120EI 型超声器（中国宁波海曙科生超声设备有限公司）．1．2胆固醇基接枝的海藻酸钠衍生物的制备海藻酸的疏水改性参照文献［25］方法．以干燥的海藻酸作为改性原料，取干燥5d 的90mL DMSO 置于500mL 圆底烧瓶中，缓慢加入3.0g 海藻酸，于50?下搅拌过夜．降至室温，再将1.5g 胆固醇溶于8mL 三氯甲烷中，缓慢滴加到上述海藻酸溶解液中搅拌均匀．分别称取0.96g DCC 和0.28g DMAP 溶于15mL DMSO 中，再滴加到上述混合液中，于室温搅拌反应24h．反应结束后用4倍体积的无水乙醇沉淀，离心分离，除去上层清液，真空干燥．将干燥后的黄色粉末溶解在50mL 蒸馏水中，用质量分数为4%的碳酸氢钠溶液调节pH =7.0，静置3h 之后离心分离不溶物．在旋蒸仪上浓缩上层清液至15mL ，装入截留分子量为1400的透析袋中透析5d ，用4倍体积无水乙醇沉淀，离心，干燥，即得胆固醇基接枝的海藻酸钠衍生物（CSAD ）．1．3CSAD 的表征用傅里叶变换红外光谱仪测定海藻酸钠和改性海藻酸钠的红外光谱（KBr 压片）．以重水（D 2O ）为溶剂测定1H NMR 谱图．将不同浓度的海藻酸钠及CSAD 溶液分别移入含有固体芘的小容量瓶中，水浴超声分散30min 后静置24h ，制备一系列含有芘探针的胶束溶液，用分子荧光光谱仪测其荧光发射光谱．用I 1/I 3（第一峰与第三峰的荧光强度比）对浓度c 作图，曲线的拐点即为海藻酸钠和CSAD 的临界聚集浓度．荧光光谱激发波长330nm ，激发和发射狭缝均为2.5nm ，扫描范围350 550nm．1．4SiO 2纳米粒子的表面活化分别以CTAB 和CSAD 进行SiO 2纳米粒子的表面活化，将SiO 2纳米粒子、蒸馏水和CTAB 或CSAD 混合，于水浴中室温超声30min ，超声功率120W．用0.1mol /L HCl 和0.1mol /L NaOH 调溶液pH =5.5．采用动态光散射法测定活化后的SiO 2的粒径和Zeta 电位，温度为25?．1．5Pickering 乳液的制备及释药实验称取2份200mg 氯氟氰菊酯分别溶入0.5mL 溶剂油中，再分别加入CTAB 和CSAD 活化的SiO 2的溶剂中，以5000r /min 速度搅拌5min 后即得稳定的（O /W ）型Pickering 乳液，分别记为PK-1和PK-2．各取5mL 乳液，分别装入截留分子量为1400的透析袋中，将透析袋置于400mL 体积分数为5612No．9颜慧琼等：改性海藻酸钠活化SiO 2纳米粒子稳定载药Pickering 乳液及释药性50%的甲醇溶液中，密封．室温下分别在10，20，30，50，70，100，130，170，210，250和300min时取样1mL，用于色谱检测．同时补充相同体积的释放介质，保持体积恒定．气相色谱条件：石英毛细管柱HP-FFAP（30m?0.25mm，0.25μm），进样温度250?，载气为He气，柱流量1.0mL/min，分流比为80?1，氢火焰离子化检测器（FID）检测器．采用内比法计算各点农药的浓度和含量．计算各时段农药释放总量，释放总量与载药量的比值即为累积释药率．2结果与讨论2．1CSAD的制备与表征所用的胆固醇是一种环戊烷多氢菲的衍生物，具有很强的疏水能力，可与低分子量的海藻酸反应合成具有表面活性剂特性的两亲性聚合物．海藻酸的接枝改性是通过海藻酸的羧基与胆固醇的羟基在偶联剂DCC与催化剂DMAP的脱水和催化作用下发生酯化反应．反应过程在DMSO溶剂中进行，干燥的DMSO可以破坏海藻酸分子链间的氢键作用，促进反应．同时其吸水性能也有助于海藻酸和胆固醇酯化反应的顺利进行．图1为海藻酸钠和胆固醇基接枝改性海藻酸钠衍生物的红外光谱．可以看出，2条谱线在3800 3200cm－1出现的强而宽的吸收峰是由—OH的伸缩振动产生的［26］，1610和1416cm－1处的伸缩振动吸收峰是羧酸根阴离子形成的．CSAD在1735cm－1处出现的新的峰为酯基中的C O伸缩振动峰．结果表明改性后的海藻酸钠依然存在大量羧基，部分羧基已接枝胆固醇基．Fig．1FTIR spectra of sodium alginate（a）and CSAD（b）Fig．21H NMR spectra of sodium algnite（a）and CSAD （b ）Fig．3Plots of pyrene fluorescence intensity I1/I3vs．the concentration of solution at25?a．Sodium alginate；b．CSAD．海藻酸钠与CSAD的1H NMR谱如图2所示．在δ5.5 3.5之间的信号峰为海藻酸钠主链上的质子振动峰．胆固醇上的质子多为亚甲基质子，其共振信号应分布在δ0.5 2.5之间［27］．与海藻酸钠相比，在CSAD的1H NMR谱图上出现了δ1.0 2.0之间的新信号峰，在胆固醇的亚甲基质子共振信号峰范围内，这表明海藻酸钠的分子主链上可能接枝了胆固醇分子．在芘的荧光光谱中，有5个单体电子振动峰，在不同极性的微环境中荧光峰的相对强弱不同．特别是第一峰（373nm）与第三峰（384nm）的荧光强度之比（I1/I3）与芘所处微环境的极性有关，随着环境极性下降而降低．胶束形成以后，原来溶解在水中的芘分子溶于胶束之中，其微环境极性减弱．I 1/I3突变处即为CSAD的临界聚集浓度（CAC）．如图3所示，CSAD和海藻酸钠的临界聚集浓度分别为0.28和1.26mg/mL．表明改性后的海藻酸钠临界聚集浓度大大降低，表现出了良好的两亲性．6612高等学校化学学报Vol．342．2Pickering 乳液的制备及性能分析未改性的纳米SiO 2粒子亲水性很强，不具有表面活性．在弱酸性条件下，颗粒SiO 2表面带微弱的正电荷，而经改性具备两亲性的CSAD 则带微量的负电荷．两者在水中经超声后，CSAD 亲水端黏附在SiO 2粒子表面，疏水端指向溶液中，从而改善SiO 2粒子表面的强亲水性能．随后活化后的SiO 2纳米粒子就可以在高速搅拌的条件下吸附于油水界面之间，形成稳定的Pickering 乳液．图4（A ）和（B ）分别为SiO 2纳米粒子经2种活化剂表面活化后的粒度分布与Zeta 电位分布图．数据处理后列于表1．在pH =5.5的水溶液中，CSAD 因含有大量的羧基基团而带有负电荷，而CTAB 自身是一种阳离子表面活性剂，在弱酸性的水溶液中带有一定量的正电荷．Liang 等［28］研究了以CTAB包覆的变频纳米粒子NaYF4?Yb ，Er （Tm ），其表面带有相同的电性，Zeta 值为45.2mV．SiO 2纳米粒子经CTAB 和CSAD 超声活化后也带有相应的电荷量，其Zeta 电位分别为16.4和－30.7mV．同时粒径只有30.0nm 的SiO 2纳米粒子经这2种活化剂表面活化后平均粒径分别增大到583.3和438.4nm．结果表明2种活化剂在超声的作用下吸附在SiO 2粒子的表面上，粒子所带电荷阻碍了粒子的团聚，起到了稳定体系的作用．更为有意义的是CSAD 活化后的SiO 2颗粒的Zeta 电位小于－30mV ，在水溶液中能够表现出极好的稳定性［29］．Fig．4Size distribution （A ）and zeta potential distribution （B ）of activated SiO 2a ．SiO 2nanoparticles activated by CTAB ；b ．SiO 2nanoparticles activated by the cholesteryl grafted sodium alginate derivative．Table 1Activation of SiO 2nanoparticlesActivator Dosage /mg m （SiO 2）/mg V （distilled water ）/mLZeta potential /mV d 50/nm CTAB 151002016.4?0.9583.3?10.5CSAD 2010020－30.7?0.4438.4?2.6在高速搅拌作用下乳化成形的Pickering 乳液呈现乳白色，其光学显微镜照片如图5所示．利用图形处理软件处理乳液照片，得到乳液液滴的平均粒径，图5（A ）和（B ）分别对应的平均粒径为（207?74）和（118?51）μm．海藻酸钠经疏水改性后具有两亲性，可以发挥类似表面活性剂CTAB 的作用，可以活化SiO 2颗粒．但是由于CSAD 活化SiO 2颗粒表面Zeta 电位较高，能够较好地阻止颗粒的团聚，形成的乳液颗粒大小与CTAB 活化时相比较均匀．2．3载药Pickering 乳液的释药性和稳定性Pickering 乳液自身一般通过固体颗粒间的双电层排斥、范德华引力、偶极之间的排斥和毛细管力等作用力来稳定，它们属于物理作用力，对固体颗粒在界面的吸附起主导作用［30］．除去这些作用力之外，疏水修饰的两亲性高聚物对固体颗粒的活化和协同作用，是其乳液具有良好稳定性和缓释性的主要原因．氯氟氰菊酯的释放包括Pickering 乳液的缓慢破坏和药物的自身扩散2个过程．以此间接地分析Pickering 乳液的稳定性．图6为氯氟氰菊酯在Pickering 乳液中的释放曲线．可以看出，在前50min 内，剂型PK-1释放了43%的药物，而剂型PK-2则只释放了30%的药物．说明PK-2乳液初始破坏速率低于PK-1，PK-1乳液出现突释现象，说明PK-2乳液稳定性更佳，这可能与改性海藻酸钠的特性有关．图7为CSAD 活化SiO 2纳米粒子稳定载药Pickering 乳液的机理图．CSAD 可以有效地增溶疏水性7 612No．9颜慧琼等：改性海藻酸钠活化SiO 2纳米粒子稳定载药Pickering 乳液及释药性Fig．5Micrographs of the Pickering emulsion（A ，C ）Stabilized by SiO 2activated by CTAB ；（B ，D ）stabilized by SiO 2activated by the cholesteryl grafted sodium alginatederivative．Fig．6Release of cyhalothrin from the Pickeringemulsions PK-2（a ）and PK-1（b ）Error bars represent the standard deviation of three replicates．药物或油滴［31］，活性颗粒在油水界面自组装，在CSAD 的交联作用下吸附于油水界面间的活化SiO 2颗粒形成了比较稳定的网络结构或界面膜．它延缓了Pickering 乳液的破坏，从而使药物释放率降低．以上释药过程也可用如下的模型方程来进行分析：M t /M ?=Kt n式中，M t /M ?为t 时刻氯氟氰菊酯的释放率；K 为Pickering 乳液的特征常数；n 为扩散机理的特性指数，其值决定着扩散类型［27］．数据结果列于表2．该模型适用于氯氟氰菊酯累积释药率低于60%的数据分析．当n ＜0.5时，属于准Fickian 扩散模型；当n =0.5时，属于Ⅰ类Fickian 扩散模型；n =1.0时，属于Ⅱ类Fickian 扩散模型；n =0.5 1.0Fig．7Schematic diagram for the preparation of the Pickering emulsion of CSAD Table 2Two types of formulations of the cyhalothrin release of data fitting results FormulationActivator K /min －n n R 2Mechanism PK-1CTAB 8.5134?0.85640.3992?0.02440.993Quasi-Fickian PK-2CSAD3.9386?0.41070.5082?0.01490.995Fickian 时，属于非Fickian 扩散模型［32］．根据相关系数（R 2≥0.99），以上2种剂型的释药过程符合模型方程．2个剂型的n 值分别为0.3992和0.5082，属于准Fickian 扩散和Fickian 扩散模型，说明药物的扩散速8612高等学校化学学报Vol．34率远小于Pickering 乳液的破坏速率．Pickering 乳液的破坏速率起主导作用．而剂型PK-1整个药物释放过程快于PK-2，表明CSAD 活化SiO 2颗粒制备的乳液稳定性更高．3结论海藻酸钠的强亲水性通过胆固醇基的接枝改性得以改善，使海藻酸钠的临界聚集浓度由1.26mg /L 降低为0.28mg /L ，表现出了良好的两亲性．SiO 2纳米粒子经CTAB 和CSAD 超声活化后带有相应的电荷，其Zeta 电位分别为16.4和－30.7mV ；粒径从30.0nm 分别增大到583.3和438.4nm．这表明疏水改性的海藻酸钠如阳离子表面活性剂同样能够在超声的作用下吸附在SiO 2粒子表面上，且CSAD 使SiO 2颗粒表面带有更多的电荷，能够增强颗粒间的静电排斥力，降低粒子的团聚，使体系更加稳定．Pickering 乳液PK-1和PK-2的平均粒径分别为（207?74）和（118?51）μm ，且后者较前者乳液颗粒更加均匀．CSAD 活化SiO 2粒子制备的乳液稳定性更佳，可以降低药物的释放率，药物的释放属于准Fickian 扩散和Fickian 扩散模型，Pickering 乳液的破坏速率起主导作用．参考文献［1］Ramsden W．，Proc．Roy．Soc．，1903，72，156—164［2］Pickering S．U．，J．Chem．Soc．Trans ，1907，91，2001—2021［3］Binks B．P．，Horozof T．S．，Colloid Particles at Liquid Interfaces ，Cambridge University Press ，Cambridge ，2006，1，503［4］Grosse I．，Estel K．，Colloid Polym．Sci．，2000，278，1000—1006［5］Somasundaran P．，Huang L．，Adv．Colloid Interf．Sci．，2000，88（1/2），179—208［6］Torres L．G．，Iturbe R．，Snowden M．J．，Chowdhry B．Z．，Leharne S．A．，Colloid Surf．A ，2007，302，439—448［7］Kim Y．J．，Liu Y．D．，Seo Y．，Choi H．J．，Langmuir ，2013，29，4959—4965［8］Zhang W．D．，Fan X．D．，Tian W．，Fan W．W．，Cheng G．W．，Acta Chimica Sinica ，2011，69（17），2047—2052（张卫东，范晓东，田威，范伟伟，程广文．化学学报，2011，69（17），2047—2052）［9］Wang C．Y．，Ning Y．，Chen Y．H．，Tong Z．，Acta Chimica Sinica ，2012，70（16），1721—1724（王朝阳，宁印，陈云华，童真，化学学报，2012，70（16），1721—1724）［10］Liu G．P．，Liu S．Y．，Wang J．，Sun D．J．，Chem．J．Chinese Universities ，2010，31（10），2030—2035（刘国鹏，刘尚营，王君，孙德军．高等学校化学学报，2010，31（10），2030—2035）［11］Liu G．P．，Wang J．，Li W．，Liu S．Y．，Sun D．J．，Chem．J．Chinese Universities ，2013，34（2），386—387（刘国鹏，王君，李伟，刘尚营，孙德军．高等学校化学学报，2013，34（2），386—387）［12］Binks B．P．，Whitby C．P．，Colloids Surf．A ，2003，224，241—249［13］Binks B．P．，Rodrigues J．A．，Frith W．J．，Langmuir ，2007，23，3626—3636［14］Lan Q．，Yang F．，Zhang S．，Liu S．，Xu J．，Sun D．，Colloids Surf．A ，2007，302，126—135［15］Ravera F．，Ferrari M．，Liggieri L．，Loglio G．，Santini E．，Zanobini A．，Colloid Surf．A ．，2008，323，99—108［16］Binks B．P．，Rodrigues J．A．，Colloids Surf．A ，2009，345，195—201［17］Binks B．P．，Desforges A．，Duff D．G．，Langmuir ，2007，23，1098—1106［18］Binks B．P．，Rodrigues J．A．，Angew．Chem．Int．Ed．，2007，46，5389—5392［19］Cui Z．G．，Shi K．Z．，Cui Y．Z．，Binks B．P．，Colloids Surf．A ，2008，329，67—74［20］Zheng H．，Wei Y．P．，Cheng J．，Cheng F．，Polymer Bulletin ，2006，10，59—69（郑晖，魏玉萍，程静，程发．高分子通报，2006，10，59—69）［21］Wu Z．N．，Guo C．R．，Liang S．，Zhang H．，Wang L．P．，Sun H．C．，Yang B．，J．Mater．Chem．，2012，22，18596—18602［22］Fernandez P．M．，Gonzalez P．E．，Urena A．M．D．，Wilkins R．M．，Lindup I．，Journal of Agriculture and Food Chemistry ，1998，46，3826—3834［23］Barro R．，Garcia-Jares C ，Llompart M．，Bollain M．H．，Cela R．，J．Chromatogr A ，2006，1111，1—10 ［24］Zhang Z．Y．，Zhai S．H．，Wang J．H．，Agrochemicals ，2012，51（5），351—355［25］Yang L．Q．，Zhang B．F．，Wen L．Q．，Liang Q．Y．，Zhang L．M．，Carbohydrate Polymers ，2007，68，218—225［26］Baljit S．，Appl．Clay Sci．，2009，45，76—82［27］Yang J．S．，Ren H．B．，Xie Y．J．，Biomacromolecules ，2011，12，2982—2987［28］Liang S．，Zhang X．，Wu Z．N．，Liu Y．，Zhang H．，Sun H．Z．，Sun H．C．，Yang B．，CrystEngComm ，2012，14，3484—3489［29］Ye S．Q．，Wang C．Y．，Liu X．X．，Tong Z．J．，Biomater．Sci．Polym．Ed．，2005，16，909—923［30］Hunter T．N．，Pugh R．J．，Franks G．V．，Jameson G．J．，Advances in Colloid and Interface Science ，2008，137，57—819612No．9颜慧琼等：改性海藻酸钠活化SiO 2纳米粒子稳定载药Pickering 乳液及释药性0712高等学校化学学报Vol．34［31］Shuai X．，Ai H．，Nasongkla N．，Kim S．，Gao J．，J．Control．Release，2004，98，415—426［32］Ritger P．L．，Peppas，N．A．，J．Control．Release，1987，5，23—36Stability and Release Properties of Drug-loaded PickeringEmulsions by the Modified Sodium AlginateNanoparticlesActivated SiO2YAN Hui-Qiong1，LI Jia-Cheng1，FENG Yu-Hong1，HU Wen-Tao1，LIU Ruo-Lin1，LIN Qiang1，2*（1．Department of Chemistry，College of Materials and Chemical Engineering，Hainan University，Haikou570228，China；2．Department of Chemistry，College of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou571100，China）nanoparticles whose sur-Abstract Pickering emulsions（W/O）loaded cyhalothrins were prepared by SiO2face were activated using amphiphilic alginate derivative hydrophobically modified by cholesterol under the conditions of high speed stirring．And they were characterized by means of Fourier transform infrared spectros-copy（FTIR），1H nuclear magnetic resonance（1H NMR），fluorescence spectrum，dynamic light scattering，optical microscope and release studies．Experimental results showed that cholesterol groups had successfully grafted to the alginate molecular chains．The critical aggregation concentration of modified alginate was re-duced from1．26mg/L to0．28mg/L，which showed good amphipathy．Alginate derivative（CSAD）and sur-factant CTAB could be also adsorbed on the surface of SiOnanoparticles with the corresponding zeta potential2which were16．4and－30．7mV，respectively．And the particle sizes were583．3and438．4nm，respective- particles activated by CSAD was more ly．The release rate of the Pickering emulsions prepared by the SiO2particles adsorbed on the slowly．That may be the cross-linking action of CSAD which made the activated SiO 2oil-water interface form the relatively stable network structures or the interface membranes．Keywords Cyhalothrin；Sodium alginate；Cholesterol；Amphipathic；Pickering emulsion；SiOnano-2 particles；Cholesteryl grafted sodium alginate derivative （CSAD）（Ed．：V，Z）。