壳聚糖烷基化改性及其纳米微球负载扑热息痛的研究

壳聚糖烷基化改性及其纳米微球负载扑热息痛的研究

徐倩

天津市天津医院口腔科300211

摘要：壳聚糖可以广泛应用于医疗、化工等行业，其优越性能越发引起各界的重视，对壳聚糖进行改性、纳米化处理则是进一步提升其性能的主要手段。基于此，本文以实验的方式进行壳聚糖烷基化改性尝试，制备烷基壳聚糖纳米微球，进行纳米微球负载扑热息痛相关研究，再对结果进行分析探讨，为缓解牙源性及颌面部软硬组织损伤引起的急慢性疼痛、提升口腔医疗水平等工作提供参考。

关键词：壳聚糖；烷基化改性；纳米微球；包封率

前言：

壳聚糖（chitosan）化学名称聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖，一般由几丁质经过脱乙酰作用得到。在自然界中，壳聚糖分布广泛，法国科学家在19世纪经过分解得到了壳聚糖，其生物官能性优越，同时血液相容性、微生物降解性、生物相容性突出，很快被应用于医药、化工、食品等领域，现代科技发展对壳聚糖性能提出了更高要求，也为其改性和应用提供了技术支持。

扑热息痛为临床中常用的一种解热镇痛药物，对缓解感冒、口腔内牙髓炎、根尖周炎等引起的急慢性疼痛有一定的作用，但因其在体内的释放速度较快作用时间较短，本实验将烷基化改性的壳聚糖纳米微球与扑热息痛相结合，观察其结合及体外释放情况，为其更好的应用于口腔临床提供理论基础。

1.实验分析

1.1原料与实验设备

本次实验所用壳聚糖来自辽宁化工产品公司，，脱乙酰化度为90％。透析袋LS6227，D27mm，截留分子质量6000-8000，由沈阳生物科技有限公司制造。扑热息痛由天津医科大学实验室提供，纯度99.5％。溴代正辛烷，化学纯；氯代十六烷，化学纯；溴代正丁烷，分析纯，均由沈阳精密化学仪器制造厂提供。元素分析仪为ElementarVarioEL，红外光谱仪为BIO-BADEXAL-IBURFTS3000，透射电镜为JOEL100CX-Ⅱ、紫外分光光度计为UV-1100、离心机为LG10-2.4A型高速离心机，均由天津医科大学提供。

1.2烷基壳聚糖的制备

壳聚糖的烷基化是使其获得进一步应用的基础，在制备过程中，准确取2gKOH、1g壳聚糖、12ml异丙醇，置入无菌三口瓶中并搅拌均匀，升温至40℃保持恒定60min，在此过程中密切进行观察，确保壳聚糖完全碱化，之后升温至60℃，加入卤代烷3ml，并保持温度持续240-600min，由物质自行反应，反应完成后，取生成物，用纯度80％以上的甲醇洗出，应用纯度20％以下的稀盐酸进行中和，将生成物置于无菌烧瓶中，添加丙酮10ml，由各类物质在室温环境下自行反应，对生成物进行过滤，并应用乙醚对过滤物进行3次以上洗涤，烘干生成物，所获为烷基壳聚糖粗制品[1]。将粗制烷基壳聚糖置入透析袋中密封，应用蒸馏水进行动态透析，时间不得低于1400min，清除KCl，再将制成品进行干燥处理，获取烷基壳聚糖的精制品。

1.3纳米微球负载扑热息痛的研究

取20mg扑热息痛和去离子水20ml，置于无菌烧杯中进行加热，使其溶解，再进行稀释，测定其的最大吸收波长为244nm。取20mg烷基壳聚糖精制品、20ml去离子水，将混合物置入无菌烧瓶中进行超声处理，持续30-40min，获取0.1％的微球水分散液，此时的壳聚糖精制品呈现纳米微球状，再置入5mg扑热息痛至水分散液中，继续进行30-40min的超声处理，获取负载扑热息痛的微球的水分散液，取适量散液，置入离心机中，取12000r/min转速，持续运转60min，取上层清液分析载药量和包封率。

2.结果与讨论

2.1烷基壳聚糖实验结果

经过试验，可以获取烷基壳聚糖的取代基以及溶解状况，取BTCS、OTCS、DDCS、CTCS四类样品，试验结果如表1所示。

表1烷基壳聚糖的取代基以及溶解状况

图1反应过程曲线图

2.3分析

结果表明，烷基壳聚糖对扑热息痛负载的载药量和包封率受到烷基碳链长度的影响，结合BTCS、OTCS、DDCS、CTCS四类样品的基本特征，可以发现烷基碳链长度越长，烷基壳聚糖对扑热息痛负载的载药量和包封率越高，二者呈现基本的正相关。本次研究所选的样本中，CTCS样本模式下，载药量和包封率最高，分别达到25.1％、81.6％，这所有改性样本中的最大值。但本次实验所用样本有限，不具备完全的代表作用，如果存在烷基碳链长度更长的样本，载药量和包封率可能进一步增加[2]。

另一方面，扑热息痛的体外释放曲线可分为突释、缓释以及平衡释放3个阶段，这三个阶段也呈现不同的特征，并受到碳链长度的影响。在突释阶段，药物释放量一般达到50％以上，持续时间约为80-120min，这一阶段释放速率与碳链长度呈现显著的负相关，即碳链越短，释放速度越快。缓释阶段药物释放量约在20％左右，持续40-60min，释放速率通常较慢。平衡释放阶段可将剩余药物渐渐完成释放，持续时间最长，可达到10h以上。

总结：

通过进行壳聚糖烷基化改性及其纳米微球负载扑热息痛的研究，获得以下结论：长链烷基壳聚糖在水溶液中可生成纳米微球，粒径在100nm左右；在反应介质为异丙醇的情况下，壳聚糖和卤代烷发生反应的基团是氨基；纳米微球对扑热息痛的亲和作用受到取代基长度影响，二者为正相关；烷基壳聚糖微球可以有效的延长扑热息痛在体外释放的时间。将上述原理应用于扑热息痛的临床治疗，有利于提升其应对牙源性及颌面部疼痛的作用，提升现代口腔医疗的水平。

参考文献：

[1]黄玉芬，邹励宏，高洁.烷基化壳聚糖的制备及止血效果[J].中国组织工程研究，2016，20（52）：7878-7884.

[2]刘杭，刘亚飞，黄鑫.壳聚糖改性的高分子表面活性剂的合成与性能[J].化学研究，2016，27（03）：374-379.