协同组装构筑有机—无机复合脂质体及其性能研究

内部界面限域论文 磷脂双层论文 有机硅氧烷论文 溶胶-凝胶过程论文
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纳米控释系统作为新型的药物载体,具有缓释控、靶向性、利用度高等特点,显示出了广阔的应用前景。其中,脂质体作为一种新型靶向药物缓释载体受到众多研究者的重视。脂质体是由磷脂分子分散在水相中自组装形成近似球状的双层膜囊泡,能够包封各种亲水性、疏水性及两亲性的物质,被广泛应用到医疗药物等领域。然而,脂质体本身结构的物理、化学不稳定性极大地限制了应用前景。目前,研究者们通过各种基质材料(无机、有机与有机-无机杂化材料)修饰脂质体来提高其稳定性,然而制备过程大都步骤繁琐。基于此,结合大量国内外研究报道,本课题组提出一种新型的、简易的“磷脂双层疏水区限域有机硅溶胶-凝胶过程制备硅基复合脂质体”的设想,用以构筑复合脂质体。本论文选取具有不同结构特点的有机硅氧烷(MAPTMS,APTES)作为硅源,利用磷脂双层结构中的疏水区域增溶限域具有疏水性质的有机硅氧烷前驱体,通过两组分之间的协同组装作用一步到位形成功能性有机硅复合脂质体。利用差示扫描量热法、荧光探针示踪技术等手段证实了有机硅被限域到磷脂双层疏水区域进行原位水解-缩合反应;借助电化学工作站、膜天平等仪器构筑磷脂双/单分子层,深入分析了不同有机硅氧烷与磷脂分子的协同组装机理。本研究为功能性复合脂质体的构筑提供了简易可行的思路和普适性的方法,有助于高稳定性、多功能复合脂质体的规模化生产和纳米载药系统的开发。具体而言,本研究工作分为以下内容:(1)利用内部界面限域法将有机硅氧烷MAPTMS限域到磷脂双层疏水区域,结合原位溶胶-凝胶过程制备带有Si-O-Si网络壳层和可聚合双键官能团的有机硅复合脂质体,并系统研究了磷脂分子与MAPTMS之间的协同组装机理。采用SEM、TEM、EDX、TGA、XRD等多种表征技术对复合脂质体进行分析。测试结果表明,样品整体形貌呈椭球状,粒径大小均一且分散性较好,Si-O-Si网络壳层在脂双层内部形成;经DSC测试分析发现当MAPTMS引入到磷脂双层区域水解-缩合形成Si-O-Si会贴近于磷脂分子头部,所带疏水性烷基链会伸向磷脂分子的C1-C8区域而扰乱磷脂分子排列结构;利用荧光探针示踪技术跟踪了芘分子在MAPTMS水解-缩合过程中对微观环境变化的响应信息,证实了疏水性的MAPTMS坐落在脂双层内形成Si-O-Si网络壳层;在玻碳电极表面组装了磷脂双分子层,借助电化学工作站系统研究了 MAPTMS的协同组装对磷脂双层电阻抗性质的影响,在空气/水界面上构筑了 MAPTMS/磷脂单分子层,利用L-B膜压力仪研究了复合膜组装行为;以上二维组装膜研究表明:MAPTMS坐落在磷脂分子的疏水区域,参与了原本磷脂分子排列结构,影响了脂质膜的膜压力与阻抗性质。利用钙黄绿素作为药物模型模拟了脂质体的体外释药实验,发现该体系实现了对药物的延缓释放。此外,通过紫外光辐照促使MAPTMS所带C=C键自身聚合,制备得到了由有机-无机网格双重加固的复合脂质体,对其形貌、键合机理进行分析,并考察了脂质膜对醇类、表面活性剂TritonX-100的耐受性,发现紫外光辐照之后形成由有机-无机网格双重加固的脂质体,具有较强的稳定性,适用于药物长期存储、运输等领域。(2)选取尾链带有氨丙基的APTES作为硅源,利用内部界面限域法制备得到带有活性氨基官能团的NH2-liposil,并对APTES/磷脂分子两组分之间的组装机理进行了系统研究。通过SEM、TEM、EDX、TGA、XRD、DSC等表征手段对样品进行分析,结果表明样品粒径大小均一,整体呈棒状结构并发生了部分团聚;证实了样品中硅元素的存在;初步推测APTES与磷脂分子之间的组装机理不同于MAPTMS,当APTES作为外源分子引入到磷脂双层中时,随着水解-缩合反应,生成的Si-O-Si链贴近于磷脂分子头部而所带氨丙基链伸向磷酸胆碱区域。借助荧光探针芘示踪技术与循环伏安法对其组装机理进行细致研究,表明前驱体APTES限域在磷脂双层疏水区域,经溶胶-凝胶过程形成Si-O-Si壳层时,水解后的APTES因所带氨丙基尾链具有亲水性而自发伸向磷脂头基处,这一亲水性有机硅氧烷分子与磷脂分子之间新的组装模型为构筑亲水性有机硅复合脂质体提供了新的研究思路。此外,对样品的体外释药实验发现该有机-无机复合脂质体具有明显的药物缓释性能。(3)在上述工作基础上,将含有活性氨基官能团的NH2-liposil包埋于带有大量羧基基团的海藻酸钙凝胶与卡波姆凝胶中,制备得到具有良好生物相容性环境友好型的脂质体/凝胶复合材料。通过对两种凝胶基质的溶胀率和透光率进行分析比较,结果表明海藻酸钙与卡波姆凝胶具有良好的亲水性与生物相容性,能够作为脂质体的包封基质。借助SEM、TGA等表征手段分析发现NH2-liposil被成功包埋到凝胶基质中。通过FT-IR研究两种凝胶对NH2-liposil的包埋机理,结果表明:海藻酸钙凝胶是通过物理包埋作用将NH2-liposil填充到凝胶的孔洞,而卡波姆凝胶是通过自身所带羧基与复合脂质体中的活性氨基发生酰亚胺基反应而链接到凝胶的高分子链上,提高了脂质体在凝胶体系中的稳定性。之后,对比分析了不同凝胶/NH2-liposil体系的体外缓释实验,发现凝胶体系的引入进一步延缓了药物的缓释,能够应用到经皮释药等领域。
摘要第3-5页
Abstract第5-7页
第1章 绪论第12-36页
    1.1 脂质体概述第12-19页
        1.1.1 脂质体组成第12-13页
        1.1.2 脂质体分类第13-14页
        1.1.3 脂质体理化性质第14-15页
        1.1.4 脂质体制备与应用第15-19页
    1.2 脂质体修饰的研究现状第19-22页
        1.2.1 温度敏感脂质体第19-20页
        1.2.2 pH敏感脂质体第20-21页
        1.2.3 光敏感脂质体第21-22页
        1.2.4 其它敏感类型的脂质体第22页
    1.3 脂质体稳定性的研究现状第22-26页
        1.3.1 脂质体稳定性修饰的意义第22-23页
        1.3.2 无机物修饰脂质体第23-25页
        1.3.3 有机物修饰脂质体第25-26页
    1.4 有机硅氧烷概述第26-30页
        1.4.1 有机硅氧烷简介第26-27页
        1.4.2 有机硅氧烷的溶胶-凝胶过程第27-29页
        1.4.3 有机硅氧烷材料的研究进展第29-30页
    1.5 有机硅复合脂质体的研究现状第30-34页
        1.5.1 陶瓷型脂质体第30-32页
        1.5.2 硅基复合脂质体第32-34页
    1.6 研究目的与内容第34-36页
第2章 协同组装构筑MAPTMS有机硅复合脂质体及应用研究第36-68页
    2.1 引言第36-38页
    2.2 实验试剂与仪器第38-39页
        2.2.1 实验试剂第38页
        2.2.2 实验仪器第38-39页
    2.3 实验步骤第39-42页
        2.3.1 内部界面限域法制备有机硅复合脂质体(MAP-liposil)第39-41页
        2.3.2 磷脂双分子层与MAPTMS的电化学研究第41页
        2.3.3 磷脂单分子层与MAPTMS的π-A曲线研究第41页
        2.3.4 有机硅复合脂质体(MAP-liposil)体外药物缓释实验第41-42页
        2.3.5 有机硅复合脂质体(MAP-liposil)紫外光辐照聚合实验第42页
    2.4 样品表征第42-44页
        2.4.1 冷场发射扫描电子显微镜第42页
        2.4.2 透射电子显微镜第42-43页
        2.4.3 热重分析仪第43页
        2.4.4 X-射线衍射仪第43页
        2.4.5 差示扫描量热仪第43页
        2.4.6 静态荧光分光光度计第43-44页
        2.4.7 电化学工作站第44页
        2.4.8 L-B膜分析仪第44页
        2.4.9 红外光谱仪第44页
    2.5 结果与讨论第44-66页
        2.5.1 样品形貌分析第44-46页
        2.5.2 EDX能谱分析第46-47页
        2.5.3 热重分析第47-48页
        2.5.4 X射线衍射仪分析第48页
        2.5.5 差示扫描量热分析第48-50页
        2.5.6 温控缓释性能分析第50-51页
        2.5.7 静态荧光光谱跟踪分析第51-54页
        2.5.8 电化学行为分析第54-58页
        2.5.9 π-A曲线分析第58-62页
        2.5.10 体外药物缓释性能分析第62-63页
        2.5.11 紫外光辐照聚合分析第63-66页
    2.6 本章小结第66-68页
第3章 协同组装构筑APTES有机硅复合脂质体及应用研究第68-82页
    3.1 引言第68-69页
    3.2 实验仪器与试剂第69-70页
        3.2.1 实验试剂第69-70页
        3.2.2 实验仪器第70页
    3.3 实验步骤第70-72页
        3.3.1 内部界面限域法制备氨基复合硅基脂质体(NH_2-liposil)第70-71页
        3.3.2 磷脂双分子层与APTES的循环伏安法研究第71页
        3.3.3 氨基复合硅基脂质体(NH_2-liposil)体外药物缓释实验第71-72页
    3.4 样品表征第72-73页
        3.4.1 冷场发射扫描电子显微镜第72页
        3.4.2 透射电子显微镜第72页
        3.4.3 热重分析仪第72页
        3.4.4 X-射线衍射仪第72页
        3.4.5 差示扫描量热仪第72-73页
        3.4.6 静态荧光分光光度计第73页
        3.4.7 电化学工作站第73页
    3.5 结果与讨论第73-80页
        3.5.1 样品形貌分析第73-74页
        3.5.2 EDX能谱分析第74-75页
        3.5.3 热重分析第75页
        3.5.4 X射线衍射仪分析第75-76页
        3.5.5 差示扫描量热分析第76-77页
        3.5.6 静态荧光光谱跟踪分析第77-78页
        3.5.7 循环伏安法(CV)分析第78-80页
        3.5.8 体外药物缓释性能分析第80页
    3.6 本章小结第80-82页
第4章 氨基复合硅基脂质体水凝胶的制备及应用研究第82-98页
    4.1 引言第82-83页
    4.2 实验仪器与试剂第83-84页
        4.2.1 实验试剂第83-84页
        4.2.2 实验仪器第84页
    4.3 实验步骤第84-86页
        4.3.1 海藻酸钙凝胶的制备第84-85页
        4.3.2 海藻酸钙/NH_2-liposil复合凝胶的制备第85页
        4.3.3 卡波姆凝胶的制备第85-86页
        4.3.4 卡波姆/NH_2-liposil复合凝胶的制备第86页
        4.3.5 复合凝胶体外药物缓释实验第86页
    4.4 样品表征第86-88页
        4.4.1 凝胶溶胀率的测定第86-87页
        4.4.2 凝胶透光率的测定第87页
        4.4.3 环境扫描电子显微镜第87页
        4.4.4 红外光谱仪第87页
        4.4.5 热重分析仪第87页
        4.4.6 静态荧光分光光度计第87-88页
    4.5 结果与讨论第88-96页
        4.5.1 海藻酸钙/NH_2-liposil复合凝胶的结构表征与分析第88-91页
        4.5.2 卡波姆/NH_2-liposil复合凝胶的结构表征与分析第91-95页
        4.5.3 体外药物缓释性能分析第95-96页
    4.6 本章小结第96-98页
第5章 结论第98-100页
参考文献第100-118页
致谢第118-120页
攻读硕士学位期间的研究成果第120页
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论文编号ABS4290685,这篇论文共120页
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