一種大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的制備及作為藥物載體的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙敏感性高分子微孔凝膠的制備，尤其涉及一種大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的制備；本發(fā)明同時(shí)還涉及該大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔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(wú)毒、生物相容性好且可降解等優(yōu)點(diǎn)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(guò)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(shí)由于具有安全無(wú)毒、無(wú)免疫原性、可生物降解、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，在藥物載體和組織工程中通常作為載體和原材料。
[0003]聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的大分子鏈上同時(shí)具有親水性的酰氨基和疏水性的異丙基，使得線型PNIPAM的水溶液以及交聯(lián)后的PNIPAM水凝膠都呈現(xiàn)出溫度敏感特性:當(dāng)PNIPAM的水溶液升溫至約33°C左右時(shí)發(fā)生相變，由均相體系轉(zhuǎn)變成非均相體系，化學(xué)交聯(lián)的PNIPAM水凝膠當(dāng)升溫至32°C時(shí)體積驟然收縮，體積變小。因此，聚N-異丙基丙烯酰胺在要求具有溫度響應(yīng)“開-關(guān)”效應(yīng)的智能體系，如智能化學(xué)機(jī)械閥、智能藥物釋放載體等中的研究非常深入。另外聚丙烯酸類水凝膠中含有大量羧基親水基，在不同PH值溶液中，呈現(xiàn)不同程度的收縮或溶脹狀態(tài)，是典型的PH敏感型水凝膠。然而，作為藥物載體使用時(shí)，其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)明的目的是將用N-異丙基丙烯酰胺和聚N-異丙基丙烯酰胺的特性，對(duì)大豆分離蛋白改性后通過(guò)N，N-亞甲基雙丙烯酰胺進(jìn)行交聯(lián)，制備大豆蛋白基pH和溫度雙敏感性高分子微孔凝膠的方法；
本發(fā)明的另一目的是通過(guò)研究上述大豆蛋白基高分子微孔水凝膠的藥物釋放性能，提供其作為藥物載體在藥物控制釋放中的應(yīng)用。
[0005]—、雙敏感性高分子微孔水凝膠的制備
本發(fā)明大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的制備，是以大豆分離蛋白、功能性單體N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸為原料，尿素為分散液，通過(guò)交聯(lián)聚合而得。具體制備工藝如下:
將0.1-2.0 g大豆分離蛋白分散于1~15 mL分散液中，在室溫下攪拌3~24 h ;加入
0.1-5.0 g N-異丙基丙烯酰胺攪拌均勻，再加入5~50 u L丙烯酸，0.05~5 g交聯(lián)劑，攪拌反應(yīng)5~40 min ;然后在惰性氣體保護(hù)下升溫至30~85°C，加入0.01-0.5g引發(fā)劑，攪拌均勻后靜置3~12 h，得到水凝膠；水凝膠經(jīng)乙醇、水浸泡、洗滌后冷凍干燥，得到雙敏感性高分子微孔凝膠。
[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)劑采用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺；引發(fā)劑采用過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸銨鉀；惰性氣體為氮?dú)?、氬氣或二氧化碳?xì)怏w。
[0007]二、大豆蛋白基雙敏感性高分子凝膠結(jié)構(gòu)表征 1、宏觀形貌
圖1為大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的宏觀形貌，從圖1可以看出，本發(fā)明制備的大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠為疏松多孔固體材料。
[0008]2、紅外圖譜
圖2為大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的紅外圖譜。圖2中，在1718 cm1附近出現(xiàn)了 N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸共聚物P(NIPAM-co-AA)中的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰，同時(shí)在1652 cm\l538 cm\l215 cm 1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(shuō)明大豆分離蛋白與共聚物有效復(fù)合。
[0009]3、熱重分析
圖3為大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的熱重曲線TG (測(cè)試條件=N2保護(hù)；升溫范圍:25~800°C;升溫速度:10°C /min)ο結(jié)果表明，大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠主要的失重區(qū)間在200~450°C，與原料大豆分離蛋白相比，其熱穩(wěn)定性有了明顯的提高。
[0010]4、掃描電鏡圖
圖4為大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的掃描電鏡圖。通過(guò)掃描電鏡可以看出，大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的孔徑為2~5 u m，孔徑大小不一，可以很好的將不同分子量的藥物負(fù)載于孔結(jié)構(gòu)中。另外，大豆分離蛋白的加入，可以提高凝膠的溶脹度，有利于藥物負(fù)載。
[0011]三、大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠的性能
1、溶脹行為
為了評(píng)價(jià)大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠作為生物材料的適合性，測(cè)試了微孔凝膠在不同的模擬生物溶液中的溶脹率(在下37°c)。結(jié)果表明:大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠在二水中的溶脹度大于N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸共聚物，說(shuō)明大豆分離蛋白的加入可以提高凝膠的溶脹性能。另外，測(cè)試了體溫下(37°C)大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔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89.47%，表明大豆蛋白基雙敏感性高分子微凝膠在二次水可以多次溶脹，進(jìn)行重復(fù)利用。
[0012]2、溫度、pH敏感性
為了評(píng)價(jià)凝膠對(duì)溫度的敏感性，測(cè)試凝膠在不同溫度下的溶脹率(見圖6)。發(fā)現(xiàn)在4~25°C，凝膠溶脹度逐漸增加，32°C左右后溶脹度開始下降。說(shuō)明大豆蛋白基雙敏感性高分子微孔凝膠具有溫度敏感性。
[0013]為了評(píng)價(jià)凝膠對(duì)pH值的敏感性，測(cè)試不同pH值溶液中的溶脹率變化(見圖7)。結(jié)果表明:在酸性較強(qiáng)環(huán)境中凝膠溶脹性能較小，隨著PH升高，其溶脹性能逐漸提高。
[0014]3、體外藥物釋放性能
以雙敏感性高分子微孔凝膠為藥物載體，選用小分子抗癌藥物(鹽酸阿霉素)，考察了雙敏感性微孔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))下雙敏感性微孔凝膠的釋放性能，結(jié)果如圖8所示。可見酸性條件下(pH=l.2)釋放速度緩慢，12h時(shí)最大釋放率為23.9%，大部分藥物滯留于水凝膠中；中性條件下(PH=7.4)，藥物釋放速度最快，12 h后累積釋放率可達(dá)51.77%，隨著釋放時(shí)間延長(zhǎng)，累積釋放率最高可達(dá)93.8%。說(shuō)明在中性條件下(血液環(huán)境)釋放速度快，而酸性環(huán)境中(胃液)釋放速度最慢，說(shuō)明凝膠具有酸敏感性。另外，實(shí)驗(yàn)中還考察了其它溫度(25°C、37°C、42°C)下，環(huán)境pH值對(duì)凝膠的釋放性能，結(jié)果見圖9。發(fā)現(xiàn)40°C下，鹽酸阿霉素的累計(jì)釋放率較高，藥物釋放在36小時(shí)時(shí)達(dá)到平衡，最高可達(dá)98.5% ;而在25°C下，藥物的釋放較為平穩(wěn)，最高累計(jì)釋放為66.1%。這說(shuō)明凝膠具有溫度敏感性。
[0015]綜上所述，本發(fā)明以具有生物相容性和生物可降解性的天然高分子大豆分離蛋白、功能性單體N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸為原料，制備了一種具有pH和溫度雙敏感性和良好溶脹和退溶脹性能的微孔凝膠，對(duì)模型藥物尤其是小分子模型藥物具有較好的緩釋效