壳聚糖基分子印迹磁性微凝胶的制备及释药特性.docx

壳聚糖基分子印迹磁性微凝胶的制备及释药特性唐春燕王红飞张黎明中山大学化学与化学工程学院广州510275摘要：分子印迹凝胶(MIHs)在分离、催化、传感等领域有重要应用，近年倍受关注。本研究以羧甲基壳聚糖为功能聚合物母体，京尼平为交联剂，经硅氧烷改性的Fe3O4粒子为磁性组分，采用油包水（W/O）反相乳液法制备新型咖啡因印迹磁性微凝胶（Fe3O4@SiO2@MIHs）和非分子印迹磁性微凝胶（Fe3O4@SiO2@non-MIH）。用红外IR、XRD、SEM、荧光光谱和磁学性能测量系统对微凝胶的组成、结构和性能进行了表征。释放实验表明，咖啡因在印迹微凝胶中的释放速率要比在非印迹微凝胶中的慢，且释放速率受模板分子和咖啡因负载量的影响。茶碱在咖啡因印迹微凝胶中的释放实验表明微凝胶对咖啡因有特异选择吸附性。关键词:分子印迹微凝胶壳聚糖;京尼平;药物释放前言分子印迹技术（molecularimprintingtechnique,MIT）是制备在空间结构和结合位点上与模板分子相匹配的材料，即分子印迹材料(molecularlyimprintedmaterials,MIMs)的技术，常被形象的描述为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”技术。分子印迹材料由于制备简单、功能可设计、坚固耐用而被誉为“万能的分子识别材料”，在传感、模拟酶、催化、离等领域得到了广泛的应用。[1-2]传统方法制得的MIHs多为块状，需经粉碎、过筛等工序，获得的材料形状不规则、粒径分布宽，且粉碎过程中会破坏部分识别位点，产率较低。[3]因此，制备结构规整、小尺寸，并具有更高的亲和力、选择性的MIHs是未来发展的趋势。近年来，具有超顺磁性的材料在生物医学和生物科技方面收到人们的广泛关注，包括靶向药物输送、核磁共振成像（MRI）对比增强、生物传感器、快速环境和生物分离、痕量特定目标物质的浓缩。[4]赋予分子印迹材料磁性能，将有助于扩大其应用范围。MIHs的传统应用领域是基于他们的选择吸附特性，但对MIHs的解吸附性能的研究则是一个相对较新的领域。一些早期的研究表明这些具有亲和性的材料可能在药物控制输送中具有潜在的应用价值。[5]将MIHs应用于药物输送上可能实现药物智能释放或者药物靶向输送。多糖类天然高分子材料在药物输送领域得到了广泛的应用，因此，使用多糖为原料制备分子印迹材料引起人们极大的兴趣。壳聚糖是通过碱化处理几丁质而部分去乙酰基的聚多糖，而几丁质是自然界中最丰富的生物材料之一，它在生物医学上的应用已经得到了广泛的研究。京尼平作为一种新的天然交联剂，可以从栀子的果实中分离得到。与戊二醛相比，京尼平的细胞毒性要小10000倍。[6]本研究将分子印迹技术与磁性、药物释放相结合，用油包水反相乳液法制备了分子印迹磁性微凝胶。实验部分1.实验材料壳聚糖（Mr=190000-310000，85-90%的脱乙酰度）Aldrich，京尼平WakoPureChemicalIndustriesLtd，KH-550江汉化学厂有限公司，吐温、司班、茶碱、咖啡因均由AlfaAesar提供，其他未列出的试剂均为分析纯，由广州光华化学厂有限公司提供。2.Fe3O4纳米粒子的制备将1.99gFeCl2·4H2O、5.41gFeCl3·6H2O分别溶于20mL水中，然后在强烈的机械搅拌下把两种铁盐溶液混合均匀。在室温下将200mL0.6M的NH4OH溶液加入到混合溶液中去，然后加入30mL浓缩的氨水（25w/w%）以保持反应的pH值在11到12之间。生成的棕褐色物质继续在室温下搅拌1h后升温回流1h，整个制备过程都是在氮气的保护下进行的。生成的Fe3O4纳米粒子用永久磁铁分离，倾去上层液，然后用水和乙醇洗涤所得的粒子，最后把它重新分散在50mL纯水中。3.Fe3O4@SiO2-NH2粒子的制备将2mL氨水(25%)、10mL水、3mL先前制备的磁性纳米粒子溶液、10mL乙醇溶液混合均匀，在机械搅拌的情况下向混合溶液中加入KH-550的乙醇溶液（1mLKH-550溶于15mL乙醇中），室温下持续反应6h。生成的粒子用磁铁分离，水洗去过量的反应物，然后重新分散在25mL纯水中。4.羧甲基壳聚糖CMCS的制备在室温下，将5.0g壳聚糖加入到50mL的异丙醇中，搅拌30min后加入12.5mL的氢氧化钠溶液。然后向混合溶液（其中氢氧化钠的浓度为13.3M）中逐滴加入含25g氯乙酸的异丙醇溶液，然后升温到60◦C继续反应4h。产物用乙醇沉淀后洗涤至中性，真空干燥。5.Fe3O4@SiO2@MIH磁性微凝胶的制备将一定量的Fe3O4@SiO2-NH2粒子和咖啡因加入到2%的CMCS水溶液中进行充分的相互作用，然后在搅拌下将混合溶液加入到正己烷（含有2%的Span80和1%的Tween20）中乳化半小时。将一定量的京