葡萄糖敏感纳米凝胶的制备及其在血糖调控中的应用

发布时间：2018-11-11 10:25

【摘要】：研究背景:糖尿病(Diabetic Mellitus,DM)是一组异质性代谢性疾病,以长期慢性高血糖为特征,久病可导致神经、血管、等组织的慢性并发症,严重威胁着人类的健康。随着人民生活水平的提高与生活方式的改变,糖尿病的患病率逐年上升,已是继心血管疾病和肿瘤之后排名第三的人类健康杀手,给国家社会与家庭带来沉重的负担。目前,治疗糖尿病最直接最有效的方法是补充外源性胰岛素。虽然皮下注射胰岛素能够快速降低血糖,但每日数次的注射会带给患者极大的身体和精神痛苦,长期使用病人的耐受性和依从性较差。故此,研究人员开始更多的关注可减少给药次数的新型给药方式。葡萄糖敏感药物传递系统能够模拟人体胰腺分泌胰岛素的生理模式,根据血糖浓度的变化控制释放胰岛素(Insulin,Ins)并调控血糖,具有“人工胰腺”之称。苯硼酸(Phenylboronic acid,PBA)可与二醇特异性结合,这种特性使PBA及其衍生物具有良好的葡萄糖敏感性。基于PBA的葡萄糖敏感高分子材料近年来备受关注,这是一种全合成的体系,具有体系稳定、可长期保存的特点,用于药物的自调式控制释放更具有可逆葡萄糖响应性的优势,可作为调节胰岛素释放的载体基质。目前,多数PBA基葡萄糖敏感药物传递系统只有在碱性且高葡萄糖浓度(远大于糖尿病患者血糖水平2.0 mg m L-1)下才具有葡萄糖敏感性能,且所用材料多不可降解,这大大限制了其临床应用。本研究拟将PBA与生物相容性好的可降解的聚氨基酸结合,通过巧妙的设计制备一系列葡萄糖敏感纳米凝胶,用于担载Ins,使凝胶在生理p H的条件下,可在糖尿病患者血糖水平时快速大量释放包载的药物,而在正常血糖范围时较少释放药物,具有智能“开-关”式释放特性。实验步骤:1)利用氨基苯硼酸(Aminophenylboronic acid,APBA)和具有生物相容性的聚(L-谷氨酸)-b-聚乙二醇(PGA-b-PEG)为原料,合成出具有葡萄糖、p H双敏感性的纳米材料PGP,通过傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared,FT-IR)、质子核磁共振(1H NMR)对其结构进行表征。2)利用自组装技术制备PGP纳米凝胶,通过测定临界胶束浓度(Critical micelle concentration,CMC)检测凝胶的稳定性。通过动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)及透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)、等对其形态、粒径进行表征。包载Ins并测定其载药量和包封率,及Ins的体外释放行为。3)用He La细胞作为模型,以十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate,SDS)为阳性对照,采用甲基噻唑基四唑法(Methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)法,对该材料进行体外实验,检测和评价其生物相容性。结果:1)通过1H NMR、FT-IR表征,证明m PEG-b-PGA可与APBA聚合,合成一种葡萄糖敏感高分子聚合物m PEG-b-P(GA-co-GPBA)(PGP)。2)利用PGP的自组装形成葡萄糖敏感的纳米凝胶,通过CMC、TEM、DLS对PGP的形态及性能进行表征,其粒径均一,在p H=7.4时凝胶的粒径可随着周围环境葡萄糖浓度的升高而相应增大,证明PGP在生理p H下具有一定的葡萄糖敏感性。3)体外释放实验研究表明,PGP包载的Ins释放速率能够随着周围环境葡萄糖浓度的升高而相应增加。4)MTT法检测PGP的生物学活性,从细胞水平证明PGP生物相容性较好,有望成为葡萄糖敏感纳米载药载体。结论:葡萄糖敏感纳米材料PGP在生理p H下具有良好的生物相容性和葡萄糖敏感性,结构稳定不易解离,有望作为用于智能控释胰岛素的生物材料来构建生物人工胰腺。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R587.1

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本文编号：2324560