一種角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的制備及作為藥物載體的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種角蛋白基復(fù)合材料，尤其涉及一種角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的制備；本發(fā)明同時(shí)還涉及該角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠作為藥物載體的應(yīng)用，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域及生物技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為動(dòng)物體表堅(jiān)韌結(jié)構(gòu)(毛發(fā)、角、甲、殼等)元件的角蛋白，蛋白鏈之間的二硫橋(-S-S-)是其具有剛性結(jié)構(gòu)。但是，二硫橋也使得角蛋白的消化與降解相當(dāng)困難。因此，未經(jīng)降解的角蛋白難以作為飼料使用。目前，絕大部分羽毛角蛋白廢棄物只是采用垃圾填埋或焚燒的方式處理，這會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。
[0003]近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)改性、復(fù)合等方法，可將角蛋白作為生物材料使用。如:將角蛋白溶于離子液體，可制備生物醫(yī)學(xué)工程用角蛋白材料，如CN201110037377、CN201410264014、CN201410263648、CN201410264035、CN201410263650 ;角蛋白與不同材料(如:聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚己內(nèi)酯、聚氨酯、絲素蛋白)復(fù)合，制備一系列復(fù)合材料。CN201110219761通過(guò)共沉淀法制備了磷灰石/角蛋白復(fù)合支架。CN201310449267、CN201310452852公開(kāi)角蛋白通過(guò)原位聚合，可以制備用于藥物載體的角蛋白基高分子水凝膠。
[0004]隨著科技進(jìn)步，藥物控制釋放體系的研宄已引起了越來(lái)越廣泛的重視。通過(guò)高分子藥物控制釋放體系，使藥物在載體系統(tǒng)中達(dá)到時(shí)間或者空間上的控制釋放，保持藥物在血液中對(duì)疾病治療所需的最適濃度，避免常規(guī)給藥中，血藥濃度偏高時(shí)中毒，偏低時(shí)治療無(wú)效的問(wèn)題。當(dāng)然，如何提高載體材料的生物相容性，是相關(guān)領(lǐng)域研宄的前沿之一。
[0005]海藻酸鈉是一種可食，但不易消化的大分子多糖，也是一類無(wú)毒的、線性的聚糖醛酸類天然高分子電解質(zhì)，它在胃腸里具有吸水性、吸附性、陽(yáng)離子的交換和凝膠過(guò)濾等作用，能對(duì)人體新陳代謝起到獨(dú)特的調(diào)節(jié)效果。海藻酸鈉可用于制備球狀、膜狀形態(tài)的藥物載體，然而，在藥物釋放時(shí)，海藻酸鈉的PH值依賴性將會(huì)顯示其具有一定的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的利用角蛋白和海藻酸鈉的性質(zhì)，提供一種角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的制備方法；
本發(fā)明的另一目的是提供該角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠作為藥物載體在藥物控制釋放中的應(yīng)用。
[0007]—、角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的制備
將0.1?5.0 g羽毛角蛋白溶于2?20 mL的分散液中，在惰性氣體保護(hù)下，加入2?200 mg還原劑，30?65°C攪拌還原反應(yīng)10?80 min;加入0.1?2g海藻酸鈉，攪拌10?30 min后，加入25?250 mg有機(jī)交聯(lián)劑混合均勾，加入1.5?150 mg引發(fā)劑攪拌0.5?3h，再加入0.08?0.8g無(wú)機(jī)交聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.1?I h ;然后將反應(yīng)液于60?85°C下靜置3?6 h ;用乙醇、水浸泡、洗滌后冷凍干燥，得到角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠。
[0008]上述羽毛角蛋白為從廢棄家禽羽毛中提取的羽毛角蛋白，具體制備工藝及性能見(jiàn)專利 ZL200810150653.2。
[0009]所述分散液為濃度0.8?8 mo I/L的尿素溶液或稀堿溶液(如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等)。
[0010]所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣或二氧化碳?xì)怏w。
[0011]所述還原劑為二硫蘇糖醇或巰基乙醇。
[0012]所述有機(jī)交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
[0013]所述無(wú)機(jī)交聯(lián)劑為氯化鈣或氯化鎂。
[0014]所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸銨鉀。
[0015]二、角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的結(jié)構(gòu)表征。
[0016]1、宏觀形貌
圖1為角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的宏觀形貌。從圖1可以看出，本發(fā)明制備的角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠為多孔狀固體材料。
[0017]2、紅外圖譜
圖2為角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的紅外吸收光譜圖。圖2中，在1650 cm'1528cm'1232 cnT1附近出現(xiàn)了蛋白的特征吸收峰(酰胺1、I1、III帶)，在582 cm ―1處的吸收峰為角蛋白中二硫鍵(S-S)的伸縮振動(dòng)吸收峰。在1100 cnT1處出現(xiàn)海藻酸中C-O的伸縮振動(dòng)吸收。說(shuō)明羽毛角蛋白與海藻酸鈉有效復(fù)合。
[0018]3、熱重分析
圖3為角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的熱重曲線(測(cè)試條件:N2保護(hù)；升溫范圍:25?800°C ;升溫速度:10°C /min)ο結(jié)果表明，角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的失重區(qū)間為200?330°C、600?720°C，與原料羽毛角蛋白、海藻酸鈉相比，熱穩(wěn)定性大幅度提高。
[0019]4、掃描電鏡圖
圖4為角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的掃描電鏡圖。通過(guò)掃描電鏡可以看出，角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的孔徑為200?500 nm，為典型的微孔凝膠，因此可以很好的將藥物負(fù)載于孔結(jié)構(gòu)中。另外由于角蛋白、海藻酸鈉兩種天然高分子的存在，將有利于不同分子量藥物的負(fù)載，從而使微孔凝膠具有良好的載藥性能。
[0020]三、角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠的性能測(cè)試 1、溶脹行為
為了評(píng)價(jià)角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠作為生物材料的適合性，測(cè)試了體溫(37°c)狀態(tài)下，微孔凝膠在不同模擬生物液中的溶脹率。結(jié)果表明:微孔凝膠在水，D-葡萄糖溶液和生理鹽水中的溶脹率比海藻酸鈉的高，說(shuō)明羽毛角蛋白的加入提高了水凝膠的溶脹性會(huì)K。
[0021]另外，測(cè)試了體溫下(37°C)角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠在水中的再次溶脹行為。結(jié)果如圖5所示:第一次吸水并干燥后的微孔凝膠持水率為87.6%，表明角蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微孔凝膠可在水中再次溶脹。與海藻酸鈉水凝膠相比，復(fù)合微孔凝膠的再次溶脹能力提高。因此，復(fù)合微孔凝膠可以多次溶脹，進(jìn)行重復(fù)利用。
[0022]2、溫度、pH敏感性為了評(píng)價(jià)水凝膠對(duì)溫度的敏感性，測(cè)試復(fù)合微孔凝膠在不同溫度下的溶脹率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度對(duì)該復(fù)合微孔凝膠溶脹率的影響不顯著。
[0023]為了評(píng)價(jià)水凝膠對(duì)pH的敏感性，測(cè)試復(fù)合微孔凝膠在不同pH值溶液中的溶脹率變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在酸性較強(qiáng)環(huán)境中復(fù)合微孔凝膠溶脹性能較小；隨著PH升高，其溶脹性能逐漸提高；當(dāng)pH=7.0時(shí)，其溶脹達(dá)到最大值；當(dāng)pH > 7.0，復(fù)合微孔凝膠的溶脹度反而降低。說(shuō)明該復(fù)合微孔凝膠具有酸敏性。
[0024]3、體外藥物釋放性能
以復(fù)合微孔凝膠為藥物載體，選用小分子抗癌藥物(鹽酸阿霉素)，考察了復(fù)合微孔凝膠的體外藥物釋放性能。在人體溫度(37°C)下，考察了不同pH值的環(huán)境下復(fù)合微孔凝膠的釋放性能:即胃液(pH=l.2)、腸液(pH=8.4)、血液(pH=7.4)。結(jié)果如圖6所示?？梢?jiàn)酸性條件下(pH=l.2)釋放速度慢，16 h時(shí)最大釋放率為60.9% ;弱堿性條件下(pH=8.4)，藥物釋放速度較快，最大釋放率為68.4% ;中性條件下(pH=7.4)，藥物釋放速度最快，16 h后累積釋放率可達(dá)86.7%。說(shuō)明在中性條件下(血液環(huán)境)釋放速度快，而酸性環(huán)境中(胃液)釋放速度最慢。因此利用微孔凝膠的酸敏性，可以實(shí)現(xiàn)藥物分子的可控釋放。另