PLGA_TiO_2纳米药物缓释载体的研究

将得到 的 干 燥 吸 附 产 物 在 － 2℃ 保 存，待 用． 干 燥 产物分别标记为 TB 和 PTB． 1. 2. 5 药物缓释微球的制备
Bruker AM300 NMR 核 磁 共 振 仪． Win-IR 型 傅 立 叶 红 外 光 谱 仪 （ BIO-Rad 公 司 ） ． Micro FEI Philips 场发射环 境 扫 描 电 子 显 微 镜 （ Model XL30 ESEM FEG） ． JEO2010 TEM 电 子 显 微 镜 （ 加 速 电 压 200 kV） ． GPC （ Waters 410GPC） ． TGA （ PER2 KI N2 ELMER， TGA 7 Series Thermal Analysis System） ． 1. 2 有机-无机纳米杂化材料的制备 1. 2. 1 羧化 PLGA 的合成及端羧基的活化
羧化 PLGA 的合成及活化反应如示意图 1 所 示，由 3 部分构 成． PLGA 的 合 成，用 异 丙 醇 引 发 丙交酯（ LLA） 与乙交酯（ GA） 开环聚合，以辛酸亚 锡为催化剂，精制后的 甲 苯 为 溶 剂，在 120℃ 反 应 48 h 后，将产物溶液慢慢倒入甲苯体积 10 倍以上 的乙 醚 中 沉 淀，用 氯 仿 洗 涤 沉 淀 物 3 次 后，真 空 50℃ 干燥 24 h 得到 PLGA 样品（ LLA∶ GA = 8∶ 2） ， 产率为 89. 1% ． PLGA-COOH 的合 成，在 氮 气 保 护 下，以 精 制 的 二 氧 六 环 为 溶 剂，依 次 加 入 比 例 为 1∶ 2∶ 2的 PLGA、丁二酸酐，4-二 甲 基 吡 啶 （ DMAP） 和三 乙 胺，在 室 温 下 反 应 24 h 后，将 产 物 溶 液 用 过量的无水 乙 醇 沉 淀，用 乙 酸 乙 酯 洗 涤 沉 淀 物 5 次，在 50℃ 真 空 干 燥 24 h 得 到 羧 化 PLGA （ PLGA-COOH） ，产 率 为 92. 3% ； PLGA-COOH 的 端羧基 活 化，将 PLGA-COOH 和 N-羟 基 琥 珀 酰 亚 胺（ NHS） 溶解于无 水 氯 仿 中，然 后 在 氮 气 流 下 加 入二环己基碳二 亚 胺 （ DCC ） ，0℃ 反 应 1 h 后，在 室温下继续反应 24 h，离 心 除 去 生 成 的 沉 淀 物 二 环己基脲 （ DCU ） ，滤 液 用 乙 醚 沉 淀，然 后 真 空 干 燥得到活化 PLGA-COOH 产率 95. 7% ［18］．
药达到长期有效治疗的目的． 纳米 TiO2 在医学领 域中的应用是近 年 来 研 究 热 点 之 一，由 于 其 具 有 比 表 面 大 、表 面 活 性 高 、化 学 稳 定 性 和 生 物 相 容 性 好、抗菌并分解细菌等优点． 因此十分适宜蛋白质 类药物或酶的吸 附 及 固 定［8］． 虽 然 对 聚 乳 酸 类 有 机 -无 机 复 合 药 物 载 体 进 行 了 大 量 的 研 究 ，取 得 了 令人振奋的结果［9 ～ 15］，但是目前有机-无机纳米杂 化材料普遍存在 两 者 相 界 面 相 容 性 差，界 面 结 合 力 和 结 合 效 率 低 ，相 分 离 严 重 等 问 题 ，导 致 纳 米 材 料 在 高 分 子 基 质 中 含 量 低 ，分 布 不 均 匀 ，从 而 阻 碍 了杂化材料在这 一 领 域 的 实 际 应 用，因 此 对 纳 米 粒子表面改性或 对 生 物 高 分 子 进 行 端 基 改 性，从 而提高二 者 的 反 应 活 性 和 结 合 效 率 是 非 常 必 要 的 ． ［16，17］ 我们通过对纳米 TiO2 表面进行氨基改性 然后与羧化后 的 PLGA 反 应，通 过 酰 胺 键 使 TiO2 与 PLGA 比 较 牢 固 地 结 合 在 一 起，从 而 增 加 PLGA / TiO2 有 机 无 机 杂 化 材 料 的 稳 定 性 和 均 一 性 ，满 足 其 在 缓 释 药 物 领 域 的 实 际 应 用 ．
在 氮 气 保 护 下，将 上 述 活 化 处 理 后 的 TiO2 （ T） 分散 在 精 致 的 二 氧 六 环 中，然 后 高 速 搅 拌 条 件下滴 加 KH550，在 80℃ 下 反 应 12 h，离 心 收 集 产物，并 用 乙 醚、无 水 乙 醇 各 超 声 洗 涤 产 物 2 次． 将上述产物按照 10 mg / mL 的浓度分散到双蒸水 中，并调节 pH 值为 10 左右，在室 温 下 搅 拌 24 h， 再次离心收集产 物，并 用 去 离 子 水 超 声 洗 涤 数 次 后冷冻干燥，得 到 的 干 燥 固 体 标 记 为 TN，反 应 过 程如示意图 2 所示．
由乳 酸 和 羟 基 乙 酸 共 聚 得 到 的 无 规 共 聚 物 （ PLGA） 是 一 种 优 良 的 可 生 物 降 解 材 料，其 特 点 是 结 构 规 整 、组 成 固 定 、降 解 性 能 稳 定 并 且 生 物 相 容性好． 目前 PLGA 已 广 泛 运 用 于 生 物 体 吸 收 性 缝合材料、骨科固 定 及 组 织 修 复 材 料 以 及 药 物 缓 释控释系统［1 ～ 4］，但 PLGA 疏水 性 强，且 运 用 水 包 油包固体乳化法 包 裹 水 溶 性 药 物 时 载 药 量 低，药 物损失量大． 而运用纳米无机刚性粒子吸附蛋白 药物时，虽然吸附 效 果 好 但 由 于 无 机 纳 米 粒 子 与 大分子蛋白类药 物 的 相 容 性 较 差，且 分 散 效 果 不 好 ，结 果 导 致 载 药 微 球 的 包 封 率 低 ，突 释 现 象 特 别 明显． 近年来大量的研究表明［5 ～ 7］，将 纳 米 无 机 粒 子与生物降解高 分 子 材 料 结 合，制 得 可 生 物 降 解 高分子 / 无机纳米杂化材料，并以此为载体吸附生 物类或其它药物，开 发 出 可 缓 慢 释 放 药 物 的 微 胶 囊，可以综合生物 高 分 子 材 料 和 无 机 纳 米 材 料 的 优 势 ，并 且 过 程 简 单 ，能 够 有 效 地 解 决 以 无 机 纳 米 粒 子 为 载 体 时 ，颗 粒 易 团 聚 ，与 生 物 类 药 物 相 容 性 差 ，突 释 明 显 的 问 题 ；同 时 可 以 避 免 水 溶 性 药 物 及 生物 类 药 物 载 药 量 低，药 物 包 封 率 小，稳 定 性 差、 损失量大等缺点，使 载 药 微 球 既 具 有 好 的 生 物 相 容性又具有较高 的 载 药 量，并 使 药 物 随 着 高 分 子 材 料 的 降 解 ，缓 慢 恒 定 释 放 出 来 ，从 而 实 现 一 次 给
1. 2. 3 PLGA / TiO2 杂化纳米材料的制备 将 TN 加入 到 装 有 DMSO 溶 液 的 反 应 瓶 中，
超声分散 6 min，在高 速 搅 拌 和 氮 气 的 保 护 下，再 逐滴加入 活 化 PLGA-COOH 的 DMSO 溶 液，80℃ 下反应 24 h，用氯 仿 洗 涤 数 次． 离 心 收 集，真 空 干 燥得到最终产物 PLGA / TiO2 （ PT） ，反 应 过 程 如 示 意图 3 所示． 1. 2. 4 吸附牛血清蛋白的纳米粒子的制备
Scheme 1 Synthetic route to PLGA-COOH and end-carboxyl group activated PLGA
1. 2. 2 TiO2 氨基改性 将纳米 TiO2 按照 10 mg / mL 的浓度分散到双
蒸水中，在 90℃ 下 搅 拌 2 h，离 心 收 集 产 物，冷 冻 干燥，得到的固体标记为 T．
第6期 2011 年 6 月
高分子学报
ACTA POLYMERICA SINICA
No． 6 Jun． ，2011
PLGA / TiO2 纳米药物缓释载体的研究*
张秀梅1 蔡 静2 杨亚楠2，4＊＊ 陈学思3＊＊ 谢续明4
（ 1 吉林大学第一医院放射线科 长春 130021） （ 2 长春工业大学化工学院 长春 130012） （ 3 中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学重点实验室 长春 130022） （ 4 清华大学化工系高分子研究所 北京 100084）
1 实验部分
1. 1 试剂与仪器 L-丙交 酯 （ L-LA，99% ） 由 Purac 提 供； 乙 交
酯 （ GA） 由本实验室自制；PLGA（ LA 和 GA 的摩
* 2010-05-21 收稿，2010 -09 -15 修稿；＊＊通讯联系人，E-mail：stona@ ciac． jl． cn； xschen@ ciac． jl． cn doi：10 ． 3724 / SP． J． 1105． 2011 ． 10154
将以上制备的纳米粒子 T 和 PT 分别超声分 散到双蒸水中形成浓 度 为 1 mg / mL 的 分 散 液，然 后分 别 加 入 25% 纳 米 粒 子 质 量 的 牛 血 清 蛋 白 （ BSA） ，搅拌 6 h，调 节 混 合 液 的 pH 值 约 为 4. 7． 继续搅拌该混合液 1 h，离心分离产物，冷冻干燥．
摘 要 首 先 利 用 硅 烷 偶 联 剂 （ KH550 ） 对 纳 米 二 氧 化 钛 表 面 进 行 预 处 理 ，得 到 氨 基 改 性 的 二 氧 化 钛 ，然 后 与 带有高活性端基的丙交酯-乙交酯共聚物（ PLGA） 反 应，制 备 纳 米 药 物 缓 释 载 体 PLGA / TiO2 有 机-无 机 杂 化 材 料． 通过核磁（ 1 H-NMR） 、傅里叶变换 红 外 光 谱 仪 （ FTIR） 、热 重 分 析 （ TGA） 、扫 描 电 子 显 微 镜 （ SEM ） 、透 射 电 子显微镜（ TEM） 等测试方法对杂化材料的结构与形貌进行 表 征． 结 果 表 明，PLGA 成 功 接 枝 到 了 TiO2 纳 米 粒 子的表面，平均接枝量为 14% 左右，与纯纳米 TiO2 粒子相比，杂化材料的分散性得到较好的改善，无明显团聚 现象，并对模型药牛血清蛋白（ BSA） 表现出较 好 的 吸 附 能 力，吸 附 量 由 43. 3% 提 高 到 81. 3% ． 然 后 采 用 水 包 油包固体（ S / O / W） 乳化法以 PLGA 为载体分别包裹上述 含 药 纳 米 TiO2 粒 子 和 杂 化 粒 子，比 较 两 者 的 载 药 量 和包封率，发现后者的载药量和包封率显著提高分 别 为 14. 6% 和 96% ，且 微 球 表 面 光 滑，体 外 释 放 中 突 释 较 小． 关键词 纳米二氧化钛，PLGA，有机-无机杂化，药物缓释
Leabharlann Baidu期
张秀梅等：PLGA / TiO2 纳米药物缓释载体的研究
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Scheme 2 Amino surficial modification of nano-TiO2 （ TN） particles
Scheme 3 Preparation of PLGA / TiO2 （ PT） hybrid nano-materials
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高分子学报
2011 年
尔比为 80∶ 20，Mn = 1. 7 × 104 ，PDI = 1. 77，本 实 验 室自制） ；纳米 TiO2 购 于 上 海 汇 精 亚 纳 米 新 材 料 有 限 公 司； 3-氨 丙 基-三 乙 氧 基 硅 烷 （ KH-550， 99% ） 购于 Acros 公司；二环已基碳二亚胺（ DCC， 99% ） 购 于 Fluka； N-羟 基 琥 珀 酰 亚 胺 （ NHS，≥ 98% ） 购于 Lancaster 公 司；丁 二 酸 酐 （ 化 学 纯） 购 于上海化学试剂厂；三乙胺（ 分析纯） 购于天津永 大试剂厂；苄醇（ 分析纯） 购于国药集团；辛酸亚 锡（99% ） 购于 Sigma 公 司；甲 苯、乙 酸 乙 酯、三 氯 甲烷（分析纯） 购于北京化工厂；二氧六环（ 分析 纯）购于国药集团．