HA-SA复合微凝胶的制备与评价

胡婕，李红卫，付艳平，余丽，文治杰，胡燕

（中南民族大学 药学院&民族药学国家示范中心，武汉 430074）

水凝胶是一种亲水、稳定但不溶于水的三维网状结构［1］，因其良好的生物组织相容性，在生物医学领域中应用非常广泛.微凝胶更是由于粒径小、载药量高、生物相容性好、且环境响应性灵敏，在药物缓控释系统中的应用具有独特的优势［2-3］.

海藻酸钠（sodium hyaluronate，SA）是从褐藻类海带或者马尾藻中提取出来的高分子多糖，具有制剂辅料所需要的稳定性、溶解性、粘性和安全性，常被用作药用辅料［2-3］.但是纯SA-Ca2+制备的水凝胶存在药物突释和稳定性差的缺点，这是SA水凝胶在缓控释制剂领域上应用受到限制的主要原因［4］.透明质酸（hyaluronic acid，HA）是广泛存在于皮肤组织、结缔组织和神经组织中的一种糖胺聚糖，具有优异的生物相容性和生物降解性能，经过化学交联后形成的HA水凝胶稳定性良好［5-6］，但HA具有对酸碱环境不敏感的缺点，导致药物在胃肠道中不容易释放［7-9］.本研究将具有生物相容性和生物降解性的天然高分子材料SA和HA结合［10］，通过乳化法制备得到一种对pH敏感的具有互穿网络结构的复合微凝胶，该微凝胶不仅解决了材料自身存在的缺陷，而且制备出的HA-SA复合微凝胶有明显的pH敏感性，可控制药物缓慢持久释放，在药物递送和治疗肠道疾病中具有潜在价值［11-13］.

1.1 材料与仪器

海藻酸钠（SA）、透明质酸（HA，食品级）、姜黄素、二甲双胍、吲哚美辛（上海阿拉丁）；
液体石蜡、司盘、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）、己二酸二酰肼（ADH）、无水氯化钙、氢氧化钠、磷酸二氢钠、无水乙醇均为分析级（国药集团）.

1.2 复合微凝胶的制备

1.2.1 复合微凝胶的交联原理

HA-SA复合水凝胶的制备原理主要分为两部分.首先为HA分子中的羧酸根与交联剂己二酸二酰肼（ADH）分子中的氨基在碳二亚胺（EDC）/N-羟基丁二酰亚胺（NHS）催化条件下反应，脱水缩合形成了酰胺键，得到HA-ADH网络结构；
SA在Ca2+溶液中发生非共价键的物理交联，形成了SA-Ca2+网络结构，两者混合，形成了一种有互穿网络结构的复合微凝胶，交联原理见图1.

图1 HA-SA复合微凝胶交联原理图Fig.1 Cross-linkingmechanismof HA-SA compositemicrogels

1.2.2 复合微凝胶的制备过程

称取0.4 g SA和0.2 g HA于烧杯中，加入20 mL蒸馏水，磁力搅拌溶解后往烧杯中加入ADH和催化剂EDC/NHS，继续搅拌至所有原料完全溶解后分为两部分.一部分样品加入液体石蜡和司盘，继续机械搅拌20 min乳化，将乳化后的乳液滴加到新鲜配制的2.5%CaCl2溶液中，搅拌40 min后，放置几分钟，待所制备的微凝胶沉积于烧杯底部，弃上层液体，再将微凝胶清洗风干即得空白的HA-SA复合微凝胶.而另一部分采用直接滴制法加入到2.5%CaCl2溶液制备HA-SA宏观水凝胶，后续处理方法相同.制备流程见图2.

图2 HA-SA复合微凝胶制备流程图Fig.2 Flow chart of the preparation process of HA-SA composite microgels

1.3 复合微凝胶的表征

将新鲜制备及自然风干后的水凝胶、复合微凝胶分别平铺于白色的背景上，观察并拍照；
取少量冷冻干燥后的微凝胶样品，以1∶99的比例将待测样品与溴化钾充分混合，研磨后制片进行红外分析（IR）；
经X射线衍射仪（XRD）来测定冷冻干燥后的HA-SA微凝胶样品的晶型结构.管压：40 kV，扫描速度：1°/min，2θ范围：4°～40°.

1.4 HA-SA复合水凝胶的溶胀测试

称取风干后的复合水凝胶（质量W0）后，放入37℃中pH 1.2的模拟胃液（SGF）中，每隔0.5 h取出，擦干，记录质量（Wt）.2 h后更换到pH 7.4的模拟肠液（SIF）中，记录质量（Wt）的变化.最后使用公式（1）计算HA-SA复合水凝胶的溶胀率：

式中，SR为溶胀率，Wt为溶胀后的复合水凝胶质量，W0为复合水凝胶的初质量.

1.5 复合微凝胶的释药行为研究

取0.05 g的HA-SA微凝胶，加入SGF 50 mL，于37℃，100 r/min恒温振荡，每隔0.5 h取样4 mL，同时补充同体积新鲜释放介质；
2 h后将SGF更换为SIF，同样的方法继续进行测试.将模型药物姜黄素［14］、吲哚美辛［15］及二甲双胍经紫外分光光度计分别于430、320、233 nm波长处测定吸光度得标准曲线，计算药物浓度后由公式（2）得到累积释药率，以时间与累积释药率制作各药物的释药曲线.累积释药率按以下公式进行计算：

Qn为累积的释药率（%）；
Cn为n次取样时样液中所含的药物浓度（μg/mL）；
V为取样体积（4 mL）；
V0为锥形瓶内溶液的总体积（50 mL），其中W是载药量.

以交联时间、CaCl2浓度以及不同模型药物等对微凝胶释药性能进行进一步考察.

2.内容：借助互联网吸纳电工作业的新方法、新技术、新工艺、新标准，充实培训内容；
并通过信息技术增强培训的直观性和吸引力。

1.5.1 交联时间

按照1.2制备方法称取4组SA和HA于烧杯中，加入蒸馏水，搅拌溶解后往烧杯中加入ADH、EDC/NHS和0.1 g姜黄素，然后继续搅拌，控制交联时间为6、9、10和12 h.而后制备方法同1.2，最终得到不同交联时间的HA-SA复合载药微凝胶.由释药结果，得最佳交联时间.

1.5.2 CaCl2浓度

其他条件不变，CaCl2的浓度分别为2%、2.5%、3%、3.5%、4%、5%，上述同法制备5组微凝胶，然后进行释药实验.由释药结果，得出最佳交联CaCl2浓度.

1.5.3 不同载药复合微凝胶

称取3份0.4 g SA和0.2 g HA，其他条件不变，分别称取0.1 g的姜黄素、吲哚美辛和二甲双胍，制备3组不同的载药微凝胶，然后自然风干.制得的微凝胶进行释药，由释药结果得出微凝胶对不同药物的缓释效果.

2.1 复合微凝胶的表征分析

2.1.1 复合水凝胶与复合微凝胶的形貌表征

由图3可知，新制的HA-SA复合水凝胶是白色的球状体，球体直径约为0.3 cm，风干后体积明显变小，直径约0.1 cm；
而溶胀后的水凝胶变成了近透明的球体，体积比新制的水凝胶大.而制备的HA-SA复合微凝胶呈白色小球状，风干后偏粉末，体积明显变小；
载姜黄素药物的HA-SA微凝胶呈现黄色，直径约为0.05 cm.

图3 HA-SA复合水凝胶及HA-SA复合微凝胶的形貌比较Fig.3 Comparison of morphology of HA-SA compositehydrogel and HA-SA compositemicrogel

2.1.2 复合微凝胶的FT-IR及XRD分析

由图4可知，HA-SA复合微凝胶的图谱保留了纯HA及SA的特征吸收峰，且HA-SA红外光谱中1680 cm-1处新增了酰胺键的吸收峰，由此可知，HA的-COOH与交联剂ADH的-NH2成功的进行了脱水缩合反应形成了酰胺键.

图4 HA-SA复合微凝胶红外光谱分析Fig.4 Infrared spectrum analysis of HA-SA compositemicrogel

从图5中可看出SA的衍射图在衍射角（2θ）约为14°左右处有尖锐的衍射峰，而HA的衍射图没有尖锐峰，该结果表示材料SA具有晶形结构，HA没有晶形结构.而以SA、HA为原料制备的HA-SA复合微凝胶也没有出现衍射峰，由此可知SA在经物理交联后结构变为不定型结构.

图5 HA-SA复合微凝胶X射线衍射图谱分析Fig.5 X-ray diffraction pattern analysisof HA-SA compositemicrogel

2.2 复合水凝胶溶胀性能分析

水凝胶的溶胀性能是影响是药物释放的重要因素.为此，首先考察了HA-SA宏观水凝胶的溶胀性能，以期进一步考察其微凝胶的释药行为.由图6可知，该复合水凝胶有明显的pH敏感性，前2 h于SGF中HA-SA复合水凝胶基本不溶胀，溶胀率在5以内，而当2 h后更换SIF，此后水凝胶网络结构逐渐打开，体积变大不断溶胀，约33.5 h后达到最大溶胀率44.故此水凝胶由pH=1.2的SGF转至pH=7.4的SIF中后，溶胀率发生明显变化，由SGF中几乎不溶胀到SIF中逐渐溶胀并最终达44的溶胀率，充分说明该凝胶体系具显著pH敏感性，可控制药物在肠道缓慢持续释放.

图6 HA-SA复合水凝胶的溶胀曲线Fig.6 Swellingcurveof HA-SA compositehydrogel

2.3 复合微凝胶释药性能分析

通过对复合微凝胶进行单因素考察，得到交联时间、CaCl2浓度以及不同模型药物等因素对该微凝胶释药性能的影响，结果见图7.

图7 制备条件对HA-SA复合微凝胶释药性能的影响Fig.7 Theinfluenceof preparation conditions on thedrugreleaseperformance of HA-SA compositemicrogels

2.3.1 交联时间

由图7（a）可知交联12 h所得微凝胶对pH变化最敏感，可更好地控制药物在肠道缓慢持久的释放，此时微凝胶具有较好的pH响应性.且交联12 h时，可达更好的交联度，使整个凝胶体系更加稳定.

2.3.2 CaCl2浓度

SA浓度不变（图7（b）），不同浓度的CaCl2溶液制备的微凝胶累积释药率大致相同，都可达包载量的90%以上，表明Ca2+不是影响微凝胶释药性能的关键因素，但比较而言2.5%CaCl2的缓释效果较好.

2.3.3 不同载药复合微凝胶

微凝胶对姜黄素有良好的缓释作用效果（图7（c））；
而吲哚美辛微凝胶在前2 h就发生药物突释且平衡时只有约60%的释药量，药物释放不完全；
二甲双胍微凝胶突释严重.相同的凝胶体系，由于二甲双胍极易溶于水，而溶解度大的药物释药较快［16］，且吲哚美辛较姜黄素也有较好的溶解性.因此，该微凝胶体系对姜黄素具有最好的缓释作用，可控制药物在肠道缓慢持久释放发挥治疗作用.

以HA和SA为原料，制备了一种具有互穿网络结构的pH敏感型微凝胶，该体系反应条件温和，原料经济易得且制备简便.当溶胀时间为33.5 h时复合微凝胶溶胀率达44；
当Ca2+浓度为2.5%，交联时间为12 h时，复合微凝胶有最佳释药性能；
且该微凝胶对姜黄素的缓释效果要优于吲哚美辛和二甲双胍.HA-SA复合微凝胶不仅具有pH敏感性控制药物在肠道中的作用而且可以控制药物的缓慢持久释放，在药物递送和治疗肠道疾病领域上具有潜在价值.

猜你喜欢释药美辛风干吲哚美辛肠溶Eudragit L 100-55聚合物纳米粒的制备山东第一医科大学(山东省医学科学院)学报(2021年7期)2021-10-13被风干的飞天(2020年4期)2020-04-17伊维菌素释药行为与介质中溶解度相关性研究中国兽医杂志(2018年9期)2018-12-29蛇床子素渗透泵控释片制备工艺的优化及其体外释药行为中成药(2018年9期)2018-10-09大川芎方多组分制剂释药特性的评价中成药(2017年5期)2017-06-13额敏风干肉新疆人文地理(2015年2期)2015-08-032-甲氧基雌二醇缓控释制剂的体外释药研究中国卫生标准管理(2015年32期)2015-07-18吲哚美辛在儿童颅骨嗜酸性肉芽肿中的应用医学研究杂志(2015年1期)2015-06-10高效液相色谱法测定氨糖美辛肠溶片中吲哚美辛含量中国药业(2014年24期)2014-05-26阿西美辛分散片在兔体内的药动学和相对生物利用度中国老年学杂志(2013年12期)2013-08-22