β-环糊精金属有机骨架的绿色合成及对槲皮素和大黄素的载药研究

发布时间：2020-07-18 02:49

【摘要】：β-环糊精(简称β-CD)是超分子化学第二代高分子有机化合物,具有内疏水、外亲水的特殊结构,它可以通过疏水作用力、范德华力、氢键等与许多客体分子形成包合物来改善客体分子的性质。目前,在各个领域都有重要应用。但是天然的CD也存在一些缺陷。因此,为了拓宽β-环糊精的应用范围,对环糊精的化学修饰非常有必要。近年来,经过单修饰和桥联修饰的β-环糊精衍生物的研究发展迅速,这些衍生物的物理化学性质也都得到了相应改善,然而,关于环糊精金属-有机骨架材料的研究很少。因其高比表面积、可调的孔径、易于功能化等优势已引起研究者们的青睐,并被广泛应用于气体吸附、清洁气体燃料的储存、分离分析、催化、药物载体等方面等诸多领域。因此,本文的主要研究内容是制备两种新型环糊精金属有机骨架材料(CD-MOFs),并以K-CD-MOFs为载体进一步研究其对槲皮素和大黄素的载药吸附行为。本论文主要的研究内容如下:1.介绍了β-环糊精及其衍生物的的结构和性质,对金属有机骨架材料性质、种类、合成方法、应用领域方面进行概述,最后提出了本课题的主要研究内容。2.采用蒸气扩散法合成了两种新型的环糊精金属有机骨架材料(K-CD-MOFs、Na-CD-MOFs),利用X射线单晶衍射仪解析出了其结构,通过红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜、热重分析等表征合成的材料。实验结果表明,这两种晶体材料合成成功,可用于接下来的载药探究。3.利用浸渍法制备QU/K-CD-MOFs载药复合物,通过红外光谱分析、X射线粉末衍射、热重分析等进行表征,然后K-CD-MOFs作为载药吸附材料,探究了温度、反应时间、MOFs质量、初始药物浓度和pH值对载药的影响。实验结果表明:当温度为45°C,反应时间48h,K-CD-MOFs质量为30mg,槲皮素初始浓度为3.2mg/ml,pH为6时,体系最大载药量为150.2 mg/g。另外,通过拟合动力学模型表明,准二级动力学模型更适合载药吸附过程,槲皮素与K-CD-MOFs的相互作用主要取决于范德华力和氢键,槲皮素的吸附行为可以表明,一些有机药物分子可以被K-CD-MOFs化学吸附。4.采用浸渍法制备EMO/K-CD-MOFs载药复合物,通过红外光谱分析、X射线粉末衍射、热重分析等手段进行表征,然后以K-CD-MOFs作为载药吸附材料,探究了温度、反应时间、MOFs质量、大黄素初始药物浓度和pH值对载药的影响。实验结果表明:当温度为35°C,反应时间48h,K-CD-MOFs质量为30mg,大黄素初始浓度为2.3 mg/ml,pH为6时,体系最大载药量为199.8 mg/g。通过拟合动力学模型可知,准二级动力学模型比准一级动力学模型更适合描述载药吸附过程,并且为化学吸附,大黄素与K-CD-MOFs的相互作用主要来自于范德华力和氢键。本课题采用K-CD-MOFs对大黄素进行药物负载,以寻找一种天然、可降解、高孔隙率和高载药量的药物载体,并期望通过这种新型材料对大黄素的负载,以拓宽大黄素在医药领域的应用前景。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O641.3;TQ460.4;O647.3
【图文】：

γ-环糊精,化学结构图,环糊精

1.1 环糊精化学1.1.1 环糊精结构及性质环糊精（Cyclodextrins,通常简称为 CD）是超分子化学第二代主体有机化合物，是一系列环状低聚糖的总称，它是由直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下产生的。结构类似于筒状，由 D-吡喃葡萄糖单元通过 α-1，4 糖苷键首尾相连形成[1]。根据组成的葡萄糖单元数目的不同，按空腔尺寸的不同可以将环糊精分为较多种类，其中较为常见的是 α-、β-和 γ-环糊精（图 1.1），它们分别拥有 6、7 和 8 个葡萄糖单元，空腔大小为 5-8 ，它们可以与尺寸相吻合的较小的分子形成包合物。

环糊精,立体结构

图 1.2 环糊精的立体结构图Fig.1.2 The stereogram of cyclodextrin体分子的能力，使 CD 具有包合一系列化合物的性能。与客体分子形成稳定的包合物后，可以改变其客体分子的理化性质，使客体具有控制释放、改善热稳定性、抗氧化性和水溶性等性质。α-、β-和 γ-CD 都被美国食品和药物管理局列为安全的。由于组成葡萄糖单元的数量不同，致使其空腔尺寸、水溶性和形状等特性也不同。表 1.1 显示了三种环糊精一些特性[7]。表 1.1 α-、β-和 γ-环糊精的基本性质Tab. 1.1 Basic properties of α-, β- and γ-CD

路线图,路线,母液,小玻璃瓶

2.1.2 CD-MOF 的制备将 β-环糊精（0.125 mmol）分别溶解在 5 ml 200mmol/L 的氢氧化钾和氢氧化钠溶液中，混合均匀后分别用滤膜过滤至两个敞口小玻璃瓶中，加入 0.5 ml 甲醇，并将其分别放入装有约 45 ml 甲醇的玻璃容器中，密封后放入恒温干燥箱中，设置温度50℃，蒸气扩散 6 小时后得到澄清母液，将母液转入装有 5ml（8mg/ml）的 CTAB溶液，静置过夜得到白色块状和白色针状晶体，用异丙醇洗涤，放入二氯甲烷浸泡三天。两个 CD-MOFs 的晶体合成路线如图 2.1 所示。

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