葡萄糖响应性淀粉纳米粒子的制备及其对胰岛素的控制释放行为研究

发布时间：2020-10-25 08:13

　　 本论文针对目前胰岛素药物载体存在的不足,以具有生物相容性和生物可降解的天然多糖淀粉为原料,合成了一系列具有葡萄糖响应性的氧化淀粉基药物载体;利用~1H NMR、FTIR对氧化淀粉聚合物的结构进行了表征;采用TEM,DLS等考察了氧化淀粉聚合物的临界胶束浓度,形貌及尺寸大小,并研究了载体的稳定性及葡萄糖响应性能;采用溶血实验和MTT法分别考察了氧化淀粉聚合物的血液相容性和细胞毒性;以胰岛素和纳豆激酶为药物模型,考察了药物载体在葡萄糖环境中的药物释放行为。本论文取得的主要结果有:1.将单甲醚聚乙二醇(mPEG)接枝到不同氧化度的氧化淀粉(DAS)骨架上,引入葡萄糖响应性分子3-氨基苯硼酸(APBA),合成了不同氧化度具有葡萄糖响应性的新型两亲性氧化淀粉聚合物胶束(mPEG-DAS-APBA)。研究了氧化度为20%、40%和60%的m PEG-DAS-APBA胶束的结构及性能。结果表明,氧化度为40%的mPEG-DAS-APBA胶束的粒径变化最小,稳定性最佳。在2 g/L葡萄糖环境中(pH 7.4),40 min内,40%氧化度的mPEG-DAS-APBA聚合物胶束表现出更为显著的葡萄糖响应性行为。MTT和溶血实验结果显示mPEG-DAS-APBA胶束具有较低的细胞毒性和良好的血液相容性,表明其有望应用于葡萄糖响应性药物传递系统。2.将mPEG接枝到DAS骨架上,引入葡萄糖响应性分子APBA,合成了疏水基团香豆素(Cou)修饰的具有葡萄糖响应性的新型两亲性氧化淀粉聚合物胶束(m PEG-DAS-APBA-Cou)。与上一章工作合成的mPEG-DAS-APBA胶束相比,生理条件下,mPEG-DAS-APBA-Cou胶束具有更好的稳定性。葡萄糖响应性结果表明,不同葡萄糖浓度(1 g/L和3 g/L)下,mPEG-DAS-APBA-Cou胶束比mPEG-DAS-APBA胶束表现出更敏感的葡萄糖响应性。在3 g/L葡萄糖环境中(pH7.4),m PEG-DAS-APBA-Cou载药胶束迅速释放胰岛素,而在1 g/L葡萄糖环境中(pH 7.4),载药胶束释放药物速率缓慢。因此,胰岛素的释放可以根据外界葡萄糖浓度的变化,通过淀粉胶束的糖敏感性行为进行调控。MTT和溶血实验结果显示mPEG-DAS-APBA-Cou胶束具有较低的细胞毒性和良好的血液相容性,具有应用于葡萄糖响应性药物传递系统的潜力。3.将mPEG接枝到DAS骨架上,引入葡萄糖响应性分子APBA,合成了两性离子3-二甲基(氯丙)丙磺酸胺(DCAPS)修饰的具有葡萄糖响应性的新型两亲性氧化淀粉聚合物(SB-DAS-APBA)。生理条件下,聚合物自组装形成胶束。结果显示,两性离子DCAPS修饰的SB-DAS-APBA的胶束比mPEG-DAS-APBA胶束具有更好的稳定性。葡萄糖响应性实验结果表明,不同葡萄糖浓度(1 g/L和3g/L)下SB-DAS-APBA胶束比mPEG-DAS-APBA胶束表现出更敏感的葡萄糖响应性。两性离子聚合物胶束SB-DAS-APBA作为药物载体,在生理条件下,3 g/L葡萄糖介质中,能快速释放胰岛素。MTT和溶血实验结果显示SB-DAS-APBA胶束具有较低的细胞毒性和良好的血液相容性。利用CLSM和流式细胞术分析进行细胞吞噬实验,结果表明与负载了阿霉素(Dox)的mPEG-DAS-APBA胶束相比,负载了Dox的SB-DAS-APBA胶束显示出不同的细胞摄取行为,在细胞核和细胞质中都只有少量荧光分子存在,说明SB-DAS-APBA胶束能降低巨噬细胞的识别作用,具有一定的“隐形”性。4.通过SET-LRP法合成了具有葡萄糖响应性的氧化淀粉聚合物胶束SB-DAS-VPBA,通过壳聚糖上的氨基与淀粉胶束上的醛基交联形成具有葡萄糖响应性的新型氧化淀粉胶束-壳聚糖复合水凝胶(CS/SB-DAS-VPBA)。生理条件下,两性离子自组装胶束SB-DAS-VPBA表现出显著的稳定性。葡萄糖响应性实验表明,在不同的葡萄糖浓度下,SB-DAS-VPBA胶束表现出敏感的葡萄糖响应性。将CS/SB-DAS-VPBA凝胶作为胰岛素和溶栓药物纳豆激酶的双药物载体。研究结果表明,在不同浓度的葡萄糖环境下,载药凝胶释放胰岛素的速率不同,具有葡萄糖选择性响应释放行为;同时,能快速释放溶栓药物纳豆激酶,具有明显的溶栓行为。MTT和溶血实验结果显示该CS/SB-DAS-VPBA凝胶具有较低的细胞毒性和良好的血液相容性。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;TQ460.1
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 前言
    1.2 天然多糖基聚合物
        1.2.1 天然多糖基囊泡
        1.2.2 天然多糖基凝胶
        1.2.3 天然多糖基胶束
        1.2.4 其他天然多糖基载体
    1.3 葡萄糖响应性聚合物药物载体对胰岛素的控制释放
        1.3.1 基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖响应性药物载体对胰岛素的控制释放
        1.3.2 基于凝集素的葡萄糖响应性药物载体对胰岛素的控制释放
        1.3.3 基于苯硼酸的葡萄糖响应性药物载体对胰岛素的控制释放
    1.4 本学位论文指导思想
    参考文献
第二章 新型葡萄糖响应性两亲性淀粉胶束的制备及其葡萄糖响应性行为研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料
        2.2.2 仪器设备
        2.2.3 氧化淀粉的制备及氧化度的测定
        2.2.4 mPEG-DAS聚合物的制备
        2.2.5 mPEG-DAS-APBA聚合物的制备
        2.2.6 氧化淀粉聚合物的表征
        2.2.7 氧化淀粉聚合物胶束的制备
        2.2.8 氧化淀粉胶束的CMC值测定
        2.2.9 氧化淀粉胶束粒径和形貌表征
        2.2.10 氧化淀粉胶束体外稳定性
        2.2.11 氧化淀粉胶束体外葡萄糖响应性
        2.2.12 氧化淀粉胶束的血液相容性
        2.2.13 体外细胞毒性
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 氧化淀粉及氧化淀粉聚合物的合成及结构表征
        2.3.2 氧化淀粉聚合物胶束的自组装行为及其表征
        2.3.3 氧化淀粉聚合物胶束稳定性及葡萄糖响应性行为
        2.3.4 溶血实验
        2.3.5 体外细胞毒性
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 新型葡萄糖响应性“核-壳”淀粉胶束的制备及其药物缓释行为研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料
        3.2.2 仪器设备
        3.2.3 mPEG-DAS聚合物的制备
        3.2.4 mPEG-DAS-APBA聚合物的制备
        3.2.5 mPEG-DAS-APBA-Cou聚合物的制备
        3.2.6 氧化淀粉聚合物的表征
        3.2.7 氧化淀粉聚合物胶束的制备
        3.2.8 氧化淀粉胶束的CMC值测定
        3.2.9 氧化淀粉胶束粒径和形貌的表征
        3.2.10 氧化淀粉胶束体外稳定性
        3.2.11 氧化淀粉胶束体外葡萄糖响应性
        3.2.12 氧化淀粉胶束的血液相容性
        3.2.13 载药胶束的制备
        3.2.14 载药胶束体外释药行为
        3.2.15 药物释放前后药物活性
        3.2.16 体外细胞毒性
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 氧化淀粉聚合物的合成及结构表征
        3.3.2 氧化淀粉聚合物胶束的自组装行为及其表征
        3.3.3 氧化淀粉聚合物胶束稳定性及葡萄糖响应性行为研究
        3.3.4 溶血实验
        3.3.5 胶束的载药和体外释药行为
        3.3.6 体外细胞毒性
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 抗巨噬细胞吞噬的葡萄糖响应性两性氧化淀粉胶束的制备及其应用研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料
        4.2.2 仪器设备
        4.2.3 mPEG-DAS-APBA聚合物的制备
        4.2.4 SB-DAS-APBA聚合物的制备
        4.2.5 氧化淀粉聚合物的表征
        4.2.6 氧化淀粉聚合物胶束的制备
        4.2.7 氧化淀粉胶束的CMC值测定
        4.2.8 氧化淀粉胶束粒径和形貌的表征
        4.2.9 氧化淀粉胶束体外稳定性
        4.2.10 氧化淀粉胶束体外葡萄糖响应性
        4.2.11 氧化淀粉胶束的血液相容性
        4.2.12 载药胶束的制备
        4.2.13 载药胶束体外释药行为
        4.2.14 药物释放前后药物活性
        4.2.15 体外细胞毒性
        4.2.16 细胞吞噬实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 氧化淀粉聚合物的合成及结构表征
        4.3.2 氧化淀粉聚合物胶束的自组装行为及其表征
        4.3.3 氧化淀粉聚合物胶束稳定性及葡萄糖响应性行为
        4.3.4 溶血实验
        4.3.5 胶束的载药和体外释药行为
        4.3.6 体外细胞毒性
        4.3.7 聚合物胶束的细胞吞噬行为
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 葡萄糖响应性淀粉基胶束-壳聚糖复合水凝胶的制备及其双载药行为研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 原料
        5.2.2 仪器设备
        5.2.3 氧化淀粉大分子引发剂（DAS-Br）的制备
        5.2.4 通过单电子转移“活性”/可控自由基聚合（SET-LRP）反应制备氧化淀粉聚合物SB-DAS-VPBA
        5.2.5 氧化淀粉聚合物的表征
        5.2.6 氧化淀粉聚合物胶束的制备
        5.2.7 氧化淀粉胶束的CMC值测定
        5.2.8 氧化淀粉胶束粒径和形貌的表征
        5.2.9 氧化淀粉胶束体外稳定性
        5.2.10 氧化淀粉胶束体外葡萄糖响应性
        5.2.11 氧化淀粉胶束-壳聚糖复合水凝胶的制备
        5.2.12 氧化淀粉胶束-壳聚糖复合水凝胶的表征
        5.2.13 多糖聚合物的血液相容性
        5.2.14 载药复合水凝胶的制备
        5.2.15 双载药凝胶体外释药行为
        5.2.16 双载药凝胶体外溶栓行为
        5.2.17 药物释放前后药物活性
        5.2.18 体外细胞毒性
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 氧化淀粉聚合物的合成及结构表征
        5.3.2 氧化淀粉聚合物胶束的自组装行为及其表征
        5.3.3 氧化淀粉聚合物胶束的稳定性及葡萄糖响应性行为
        5.3.4 氧化淀粉胶束-壳聚糖复合水凝胶的表征
        5.3.5 溶血实验
        5.3.6 氧化淀粉胶束-壳聚糖复合水凝胶的载药和体外释药行为
        5.3.7 氧化淀粉胶束-壳聚糖复合水凝胶的体外溶栓行为
        5.3.8 体外生物毒性
    5.4 本章小结
    参考文献
全文总结
攻读博士学位期间已发表的论文
致谢

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