新型功能化氧化石墨烯藥物載體的合成及其性能研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是單原子厚度的碳原子層,二維碳原子晶體。它被認(rèn)為是富勒烯、碳納米管(CNT)、石墨的基本結(jié)構(gòu)單元,因其力學(xué)、量子和電學(xué)性質(zhì)特殊,頗受物理和材料學(xué)界重視。而氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,它的結(jié)構(gòu)與石墨烯大體相同,只是在一層碳原子構(gòu)成的二維空間無限延伸的基面上連有羰基、羥基、羧基等大量的親水性官能團(tuán),在生物環(huán)境中具有良好的分散性能、極高的載藥量和一定的緩釋特性且藥效明顯提高等特點(diǎn),可克服單獨(dú)使用藥物時(shí)的易團(tuán)聚和藥效作

2、用時(shí)間短等問題,在生物醫(yī)藥領(lǐng)域主要應(yīng)用于載藥體系、生物檢測(cè)、生物成像、腫瘤治療等方面。
　　 環(huán)糊精在提高藥物生物利用度、穩(wěn)定性以及改善藥物溶解性等方面己顯示出獨(dú)特的效果,其包合物作為口服或注射給藥制劑,因其超微結(jié)構(gòu),有些甚至以分子狀分散,故效果好,易于吸收,副作用低,廣泛用于控釋、緩釋及靶向藥物制劑,近年來,β-環(huán)糊精(β-CD)及其包合物在新型藥制劑中的研究和應(yīng)用日漸廣泛深入。
　　 因此,本論文選用生物相容性較好的

3、羧基化氧化石墨烯(GeneO-COOH),與沒有毒性,并可以在生物體內(nèi)降解的β-環(huán)糊精通過酯化反應(yīng)和層層自組裝技術(shù),合成了一種新型羧基化氧化石墨烯-β-環(huán)糊精藥物載體(OeneO-COO-β-CD)。通過XRD、FTIR、TG、maman、SEM、TEM等手段對(duì)所合成的GeneO-COO-β-CD藥物載體進(jìn)行了表征;利用靜態(tài)水接觸角儀對(duì)其表面性能進(jìn)行了測(cè)試,并對(duì)這種藥物載體的穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:大量的β-環(huán)糊精以羧基化氧化石

4、墨烯為核,形成了一種特殊結(jié)構(gòu)的微球(β-CD:GeneO-COOH=30:1)；微球中β-環(huán)糊精可以與羧基化氧化石墨烯發(fā)生酯化反應(yīng)形成共價(jià)鍵,且β-環(huán)糊精之間通過氫鍵作用發(fā)生層層自組裝,形成厚度相當(dāng)于100個(gè)環(huán)糊精高度的微球外壁(約800nm)。這種新型藥物載體不僅具有很好的分散性,而且GeneO-COO-β-CD藥物載體在水溶液中可以穩(wěn)定存在。此外,利用溶血實(shí)驗(yàn)和MTT法評(píng)價(jià)了GeneO-COO-β-CD藥物載體的細(xì)胞毒性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

5、明,GeneO-COO-β-CD藥物載體無細(xì)胞毒性。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上,利用GeneO-COO-β-CD藥物載體中微球外層的β-CD“內(nèi)疏水,外親水”的空腔以及與內(nèi)核氧化石墨烯對(duì)藥物的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng),通過包合技術(shù)包合抗菌藥物,以達(dá)到提高藥物療效和生物利用度、增強(qiáng)抗菌效果、減少藥物不良反應(yīng)、提高用藥安全、拓展其在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用的目的。
　　 故此,本論文選取了兩類具有代表性的抗菌藥物:西藥醋酸洗必泰(CA)以及中藥

6、鹽酸小檗堿(BH),通過包合技術(shù).合成了兩類新型的包合物:GeneO-COO-β-CD/CA包合物、GeneO-COO-β-CD/BH包合物,通過XRD、FTIR、UV-vis分別研究了不同包合物的物理化學(xué)性能以及生物學(xué)性能。
　　 研究發(fā)現(xiàn),GeneO-COO-β-CD與CA質(zhì)量比為2:1,反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí),GeneO-COO-β-CD對(duì)CA具有較好的包合能力,XRD、FTIR、UV-vis、TG與DTA同時(shí)證實(shí)了CA

7、與GeneO-COO-β-CD形成了包合物,且包合后其熱穩(wěn)定性有了較大的提高,比CA提高149℃。
　　 當(dāng)OeneO-COO-β-CD與BH質(zhì)量比為2:1,反應(yīng)時(shí)間為90 min時(shí),GeneO-COO-β-CD對(duì)BH也具有較強(qiáng)的包合能力,XRD、FTIR、UV-vis、TG與DTA同時(shí)證實(shí)了BH與GeneO-COO-β-CD形成了包合物,且包合后其熱穩(wěn)定性也有了較大的提高,比BH提高137℃。
　　 溶解度實(shí)驗(yàn)表明,G

8、eneO-COO-β-CD/CA包合物中CA的溶解度(17.6832μg/ml)比原藥CA(2.6966μg/ml)提高了6.56倍；GeneO-COO-β-CD/BH包含物中BH的溶解度(1.8301μg/ml)比原藥BH(14.6804μg/ml)提高了8.02倍。
　　 利用體外緩釋實(shí)驗(yàn)考察了不同pH條件下兩種類型包合物的釋放規(guī)律,GeneO-COO-β-CD/CA包合物在pH=1.2 HCl的酸性條件下控制釋放的效果比較

9、好,CA分子從GeneO-COO-β-CD中的釋放過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,線性相關(guān)系數(shù)為0.99998。而GeneO-COO-β-CD/BH包合物在pH=7.4 PBS溶液中控制釋放的效果比較好,BH分子從GeneO-COO-β-CD中的釋放過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,線性相關(guān)系數(shù)為0.99971。通過最小抑菌濃度、抑菌環(huán)、菌落數(shù)、電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)測(cè)試了兩種類型包合物的抑菌性能,研究發(fā)現(xiàn)單純的GeneO-COO-β-CD對(duì)大腸桿菌(ATCC2

10、5922)和金黃色葡萄球菌(ATCC25923)并均無抗菌效果,但GeneO-COO-β-CD與抗菌藥物包合后,其抗菌效果顯著增強(qiáng)。研究表明:包合物(OeneO-COO-β-CD/CA、GeneO-COO-β-CD/BH)的抗菌效果遠(yuǎn)比純藥物的抗菌效果好,而包合物中抗菌藥物的質(zhì)量只有純抗菌藥物質(zhì)量的1/3,說明GeneO—COO-β-CD是一個(gè)理想的藥物載體。本研究簡(jiǎn)單有效地證明了一種藥物與一個(gè)適當(dāng)?shù)妮d體結(jié)合可以產(chǎn)生很好的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)。

11、另外通過溶血實(shí)驗(yàn)和復(fù)鈣實(shí)驗(yàn)對(duì)二種包合物(OeneO-COO-β-CD/CA、OeneO-COO-β-CD/BH)的血液相容性進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明:GeneO-COO-β-CD/CA、GeneO-COO-β-CD/BH包合物的溶血率均小于5％,符合國際標(biāo)準(zhǔn),而且OeneO—COO—β-CD和GeneO-COO-β-CD/CA、GeneO-COO-β-CD/BH包合物的復(fù)鈣時(shí)間比單純藥物的都有延長(zhǎng),分別延長(zhǎng)了11 min、12 min。

12、說明抗菌藥物和GeneO-COO-β-CD藥物載體包合后,由于其生物利用度增強(qiáng),降低了抗菌藥物使用劑量,在血液中具有較高的有效濃度,故復(fù)鈣時(shí)間延長(zhǎng)。另外,利用MTT法評(píng)價(jià)了GeneO-COO-β-CD/CA、OeneO-COO-β-CD/BH包合物的細(xì)胞毒性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種包合物均無細(xì)胞毒性。
　　 因此,本論文合成的新型GeneO-COO-β-CD藥物載體和GeneO-COO-β-CD/CA、GeneO-COO-β-CD/