一種具有良好生物相容性和溶脹性能的大豆蛋白基高分子凝膠的制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大豆蛋白基凝膠的制備方法，尤其涉及一種具有良好生物相容性和溶脹性能的大豆蛋白基高分子凝膠的制備；本發(fā)明同時還涉及該大豆蛋白基高分子凝膠作為藥物載體的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]天然高分子資源豐富、可再生、無毒、生物相容性好且可降解等優(yōu)點在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。作為典型天然高分子，大豆分離蛋白是一種多功能蛋白質(zhì)，由各種氨基酸通過肽鍵連接而成的多肽鏈，含有多種活性側(cè)基如氨基、羧基、羥基和巰基，能和許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它有許多重要的生理學(xué)和藥理學(xué)功能。同時由于具有安全無毒、無免疫原性、可生物降解、生物相容性好等優(yōu)點，在藥物載體和組織工程中通常作為載體和原材料。
[0003]聚甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)凝膠作為一種新型的智能水凝膠，屬于陽離子聚合物，其分子結(jié)構(gòu)單元中同時存在親水性的叔胺基、羰基和疏水性的烷基基團，兩類基團在空間結(jié)構(gòu)上互相匹配水凝膠在較低的PH時(pH 3?5)處于溶脹態(tài)，作為緩釋材料該凝膠可在一些特殊條件下得到應(yīng)用，也廣泛應(yīng)用于水處理、造紙、涂料、油田化學(xué)品、粘合劑、纖維助劑和塑料橡膠改性等領(lǐng)域。然而，其作為藥物載體使用時，在生物相容性和生物可降解性上具有一定的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的利用大豆分離蛋白與聚甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯的特性，通過將交聯(lián)聚合，得到一種具有良好生物相容性和溶脹性能的大豆蛋白基高分子凝膠；
本發(fā)明的另一目的是提供該大豆蛋白基高分子凝膠的性能和作為藥物載體在藥物控制釋放中的應(yīng)用。
[0005]一、本發(fā)明大豆蛋白基高分子凝膠的制備方法:
本發(fā)明大豆蛋白基高分子凝膠的制備，是以大豆分離蛋白、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯為原料，以尿素溶液為分散液，通過交聯(lián)聚合而得。其具體制備工藝如下:
將0.1 -2.0 g大豆分離蛋白粉分散于I ~15 mL分散液中，加入0.1~5.0 g甲基丙稀酸二甲基氨基乙酯，0.05 -1.5 g交聯(lián)劑，混合液在惰性氣體保護下升溫至30 ~ 90°C，再加入0.005 ~ 0.1g引發(fā)劑攪拌均勻；然后于30 ~90°C靜置I ~24小時，得到水凝膠；依次用乙醇、水浸泡、洗滌后冷凍干燥，得到大豆蛋白基高分子凝膠。
[0006]其中，大豆分離蛋白粉的粒度為50~200目；分散液為濃度0.8~10 mol/L的尿素溶液；交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺；引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸銨鉀；惰性氣體為氮氣、氬氣或二氧化碳氣體。
[0007]二、大豆蛋白基高分子凝膠結(jié)構(gòu)表征 1、宏觀形貌圖1為大豆蛋白基高分子凝膠的宏觀形貌，從圖1可以看出，本發(fā)明制備的大豆蛋白基多敏感性高分子凝膠為疏松的固體材料。
[0008]2、紅外圖譜
圖2為大豆蛋白基高分子凝膠的紅外圖譜。圖2中，在2950CHT1附近的峰為C-H的伸縮振動，在1722 Cni1R 1149 cm—1處出現(xiàn)了酯基的C=O伸縮振動和C=O彎曲振動，在1401cnT1附近出現(xiàn)叔胺基吸收峰。同時在1686 cm 1540 cm'1215 cnT1附近出現(xiàn)了大豆分離蛋白的酰胺1、I1、III帶的特征吸收峰，說明大豆分離蛋白與甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯有效復(fù)合。
[0009]3、熱重分析
圖3為大豆蛋白基高分子凝膠的熱重曲線TG(測試條件:N2保護；升溫范圍:25 ~800°C；升溫速度:10°C /min)o結(jié)果表明，大豆蛋白基多敏感性高分子凝膠主要的失重區(qū)間為在200— 400°C，與原料大?分尚蛋白相比，其熱穩(wěn)定性有了明顯的提尚。
[0010]4、掃描電鏡圖
圖4為大豆蛋白基高分子凝膠的掃描電鏡圖。通過掃描電鏡可以看出大豆蛋白基多敏感性高分子凝膠的孔徑為10~50 ym，孔徑大小不一，可以很好的將不同分子量的藥物負載于孔結(jié)構(gòu)中。
[0011]三、大豆蛋白基高分子凝膠的性能測試
1、溶脹行為
為了評價大豆蛋白基高分子凝膠作為生物材料的適合性，測試了在(37°C)下，凝膠在不同的模擬生物溶液中的溶脹率。結(jié)果表明:大豆蛋白基多敏感性高分子凝膠在二水中0.9%生理鹽水模擬生物環(huán)境的溶脹度均大于聚甲基丙烯酸N，N- 二甲基氨基乙酯凝膠的溶脹度，說明，大豆分離蛋白的加入可一定程度上提高凝膠的溶脹性能。另外，測試了體溫下(37°C)大豆蛋白基多敏感性高分子凝膠在水中的再次溶脹行為，結(jié)果如圖5所示:第一次吸水并干燥后的凝膠吸收能力為初次在去二次水中平衡溶脹率的79.0%，表明大豆蛋白基環(huán)境響應(yīng)性凝膠在二次水中可以再次溶脹，進行重復(fù)利用。
[0012]2、溫度、pH敏感性、鹽敏感性
為了評價凝膠對溫度的敏感性，測試凝膠在不同溫度下的溶脹率(圖6)。發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，大豆蛋白基多敏感性高分子凝膠的溶脹度降低，這是由于隨著溫度的升高，N，N-二甲氨基乙基疏水基團中的N原子與氫鍵作用減弱，疏水基團的作用增強，導(dǎo)致水凝膠體積收縮，溶脹度降低。
[0013]為了評價凝膠對pH值的敏感性，測定不同pH值溶液中的溶脹率變化，研宄凝膠的pH響應(yīng)性(圖7)。結(jié)果表明:在酸性較強環(huán)境中凝膠溶脹性能高，隨著pH升高，其溶脹性能逐漸降低。
[0014]為了評價凝膠對離子強度的敏感性，測定不同濃度鹽溶液中溶脹率變化，研宄凝膠的離子強度響應(yīng)性(圖8)。結(jié)果表明，凝膠的溶脹度隨鹽濃度的增加而降低。
[0015]3、體外藥物釋放性能
以上述制備的多敏感性高分子凝膠為藥物載體，選用小分子抗癌藥物(鹽酸阿霉素)，考察了多敏感性高分子凝膠的體外藥物釋放性能。在人體溫度(37°C)下，考察了不同pH值的環(huán)境(即胃液(pH=l.2)、血液(pH=7.4))多敏感性高分子凝膠的釋放性能，結(jié)果如圖9所示，在酸性條件下(pH=l.2)釋放速度較快，60小時最大釋放率為67.8%，之后釋放趨于平緩；中性條件下(pH=7.4)，藥物釋放速度較慢，60 h后累積釋放率可達46.3%。這說明在中性條件下(血液環(huán)境)釋放速度慢，而酸性環(huán)境中(胃液)釋放速度最快。因此凝膠有較好的緩釋性能，在醫(yī)學(xué)上可降低給藥次數(shù)。另外實驗中還考察了其它溫度(251、37°0、42°0下，環(huán)境PH值對凝膠的釋放性能，結(jié)果如圖10所示，在40°C下，鹽酸阿霉素的累計釋放率較高，最高可達69.6% ;而在25°C下，藥物的釋放較為平穩(wěn)，最高累計釋放為64.0%。然而，當(dāng)60°C，藥物的累計釋放最高可達84.1%。這說明凝膠具有溫度敏感性。
[0016]綜上所述，本發(fā)明制備的大豆蛋白基高分子凝膠具有pH、溫度、離子強度(鹽)等多敏感性，同時具有良好的生物相容性和溶脹和退溶脹性能，對模型藥物尤其是小分子模型藥物具有較好的體內(nèi)緩釋效