萬(wàn)洪善

(連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 連云港 222006)

碳納米管(carbon nanotubes，CNTs)由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，受到了極大的關(guān)注。由于其中空結(jié)構(gòu)，且本身為納米結(jié)構(gòu)，因此可載送生物活性分子及藥物進(jìn)入細(xì)胞或組織，而且在載送的過(guò)程中保護(hù)藥物及分子免受破壞［1］。此外，經(jīng)過(guò)功能化修飾的CNTs可改善其溶解性，對(duì)人體毒性小，并且有良好的生物相容性［2］，可以共價(jià)或非共價(jià)結(jié)合并輸送某些藥物或分子，如小分子藥物［3-4］、多肽［5］、蛋白質(zhì)［6-7］、DNA［8-10］等，使 CNTs作為藥物傳送系統(tǒng)的運(yùn)輸載體得以應(yīng)用［11］。實(shí)現(xiàn)藥物控制釋放是醫(yī)藥工作者長(zhǎng)期以來(lái)追求的目標(biāo)。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)和納米科學(xué)研究的不斷發(fā)展，納米粒子載藥體系正憑借其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，成為藥物控制釋放和靶向釋放研究的主要方向［12-14］。

阿德福韋酯(Adefovir Dipivoxil，ADV)是一種抗乙型肝炎病毒(HBV)藥物，屬單磷酸腺苷磷酸核苷酸類(lèi)似物。本文以此作為模型藥物，以海藻酸鈉(Alginate sodium，ALG)修飾的多壁碳納米管(MWCNTs)(MWCNTs-ALG)作為藥物載體，考察其體外釋放性能，為進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)以CNTs作為藥物載體的緩釋制劑提供依據(jù)。

1 材料

MWCNTs(直徑 10～20 nm，純度≥95%，深圳納米港有限公司);ADV(江蘇正大天晴藥業(yè)股份有限公司);ALG(連云港昌浩海藻助劑有限公司);其它試劑均為分析純。

Nicolet5700型智能傅立葉紅外光譜儀(美國(guó)尼高力公司);JEM-100CXⅡ透射電鏡(日本電子株式會(huì)社);ASAP2020C全自動(dòng)快速比表面積及孔隙度分析儀(美國(guó)麥克儀器公司);754紫外分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司);RC-8溶出度儀(天津天光光學(xué)儀器有限公司)。

2 方法

2.1 MWCNTs-ALG的制備

取硝酸15 mL、MWCNTs 200 mg置圓底燒瓶中，超聲分散30 min后轉(zhuǎn)入微波爐內(nèi)，反應(yīng)30 min。產(chǎn)物經(jīng)洗滌和干燥后得氧化MWCNTs-COOH。

MWCNTs-COOH 150 mg與ALG 200 mg，同時(shí)滴加適量的催化劑碳化二亞胺(EDC)，混勻后置微波爐內(nèi)，輻射反應(yīng)30 min，冷卻后將所得物溶于2% 醋酸溶液形成懸浮液，離心后，所得固體用無(wú)水乙醇洗滌，并于70℃真空干燥12 h，得MWCNTs-ALG。

2.2 測(cè)試與表征

2.2.1 FTIR(傅利葉轉(zhuǎn)換紅外光譜) 采用紅外光譜儀以溴化鉀壓片法測(cè)得。

2.2.2 復(fù)合膜的形貌分析 在透射電鏡上完成。

2.2.3 比表面積和孔結(jié)構(gòu)測(cè)定 使用全自動(dòng)快速比表面積及孔隙度分析儀以BET法和BJH法測(cè)定。

2.3 ADV儲(chǔ)備液的制備

精密稱(chēng)取ADV原料藥150.0 mg于100 mL量瓶中，以95%乙醇溶解并稀釋至刻度，得到濃度為1.5 mg/mL的儲(chǔ)備液，備用。

2.4 復(fù)合物的制備

取ADV儲(chǔ)備液50 mL，加入MWCNTs-ALG 2.0 g，超聲處理30 min，室溫下攪拌12 h，測(cè)定溶液中ADV濃度直至不再變化為止。抽濾水洗，室溫真空干燥12 h，備用。計(jì)算該納米管載藥率為(142±5)%。載藥前后MWCNTs-ALG的質(zhì)量差為載藥量，載藥量與MWCNTs-ALG質(zhì)量的比值即為載藥率。

2.5 藥物體外釋放度實(shí)驗(yàn)

2.5.1 溶出介質(zhì)的選擇 ADV水中極難溶，不能達(dá)到漏槽條件，為了更好地釋放，故需在介質(zhì)中加入表面活性劑，根據(jù)溶解度測(cè)定結(jié)果，且參照美國(guó)藥典30版，選擇pH 6.8，含0.2%十二烷基硫酸鈉磷酸鹽緩沖液(SDS-PBS)為釋放介質(zhì)。

2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備 分別取1.5 mg/mL ADV儲(chǔ)備液 0.25，0.5，1.0，1.5，2.5 和 5.0 mL 置 50 mL量瓶中，加0.2%SDS-PBS稀釋至刻度，測(cè)定254 nm波長(zhǎng)處吸光度(A)值，以ADV溶液質(zhì)量濃度(C)對(duì)A進(jìn)行線性回歸，得線性回歸方程:C=16.920 A-0.113，r=0.999 9，在濃度 0.25 ～10.04 μg/mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.5.3 體外釋放度測(cè)定 取本品，采用轉(zhuǎn)籃法，以0.2%SDS-PBS 1 000 mL為釋放介質(zhì)，在(37.0±0.5)℃，100 r/min(r=15 cm)條件下，依法操作，在不同時(shí)間分別取溶液5 mL濾過(guò)，并即時(shí)補(bǔ)加等量介質(zhì)，以0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾。照分光光度法(中國(guó)藥典2010年版二部附錄IVA)計(jì)算出ALG-MWCNTs-ADV在不同時(shí)間的累積釋放度Q(%)，繪制ALG-MWCNTs-ADV復(fù)合物的體外釋放曲線。

2.5.4 釋藥過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程擬合 將溶出結(jié)果用常見(jiàn)的釋放動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合，尋找描述藥物釋放的最佳模型。

3 結(jié)果與討論

3.1 MWCNTs的表征

圖1為ALG及MWCNTs-ALG的 FTIR譜圖。在1 412 cm-1附近有梭基的伸縮振動(dòng)，2 868 cm-1處的峰是由于C-H的伸縮振動(dòng)。并且，在1 652 cm-1附近有強(qiáng)的由-HCO-伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰。FTIR光譜表明MWCNTs上的-COOH與ALG上的-NH2反應(yīng)生成了-NHCO-。

圖1 ALG(A)和MWCNTs-ALG(B)的紅外光譜圖Fig.1 FTIR spectra of ALG(A)and MWCNTs-ALG(B)

通過(guò)透射電鏡觀察可知，未處理過(guò)的MWCNTs存在著較嚴(yán)重的纏結(jié)和團(tuán)聚現(xiàn)象(圖2a)，而MWCNTs-ALG分散性明顯提高，基本達(dá)到單根分散程度(圖2b)。

MWCNTs和MWCNTs-ALG的孔徑分布見(jiàn)圖3。采用BJH法測(cè)定MWCNTs的孔徑分布及孔容積。從圖3中可以看出，MWCNTs的孔徑主要集中在5～32 nm之間。經(jīng)過(guò)修飾處理之后，孔徑稍有變化，在13～32 nm之間的有所減少，而5～10 nm之間的卻明顯增加，但平均孔徑MWCNTs-ALG仍大于MWCNTs。除此之外，MWCNTs-ALG孔容積也有一定程度增加。

圖2 未處理的MWCNTs(a)和MWCNTs-ALG(b)的TEM照片F(xiàn)ig.2 TEM images of raw MWCNTs(a)and MWCNTs-ALG(b)

圖3 MWCNTs(a)和MWCNTs-ALG(b)的孔徑分布Fig.3 Pore diameter distribution of MWCNTs(a)and MWCNTs-ALG(b)

3.2 ALG-MWCNTs-ADV復(fù)合物的體外釋放曲線

從圖 4可見(jiàn)，ALG-MWCNTs-ADV復(fù)合物在0.2%SDS-PBS中的累積釋放率為80.1%，釋放持續(xù)約41 h。由于ADV與MWCNTs-ALG之間這種強(qiáng)烈的相互作用，使得部分非共價(jià)結(jié)合較牢固的ADV分子很難脫附下來(lái);另外，在吸附過(guò)程中，MWCNTs一部分sp2電子轉(zhuǎn)移到被吸附的ADV軌道上。由于ADV本身共軛程度較高，堆積作用強(qiáng)，提供給MWCNTs的sp2軌道較多，因此兩者之間的吸附力較強(qiáng)，不容易脫附下來(lái)［15］，從而使釋放緩慢。

圖4 ALG-MWNTs-ADV復(fù)合物的體外釋放曲線Fig.4 Release curves of ALG-MWNTs-ADV

3.3 體外釋放度模型擬合

見(jiàn)表1。各模型間釋放度與時(shí)間均有較好的相關(guān)性，經(jīng)Peppas方程擬合得時(shí)間項(xiàng)t的指數(shù)n=0.732 2，0.45 ＜n＜0.89，且 Higuchi方程擬合仍有很好的線性關(guān)系;表明ALG-MWCNTs-ADV基本以恒定速率主動(dòng)釋放，受介質(zhì)濃度影響較小，符合長(zhǎng)效制劑要求。

表1 各模型擬合方程及擬合相似度數(shù)據(jù)Tab.1 Fitting of drug release data of optimized formulation according to various models

4 結(jié)論

MWCNTs經(jīng)過(guò)ALG修飾后，團(tuán)聚現(xiàn)象基本消失，長(zhǎng)度變短，比表面積明顯增大，孔徑也相應(yīng)增大，有利于對(duì)ADV的吸附。

MWCNTs-ALG作為載藥載體，對(duì) ADV的載藥率為(142±5)%。體外釋藥試驗(yàn)表明，能使藥物緩慢釋放，釋放時(shí)間達(dá)41 h，累積釋放率達(dá)80.1%。同時(shí)，MWCNTs-ALG釋藥行為符合 Higuchi模型，基本以恒定的速率釋放藥物，符合長(zhǎng)效制劑要求。

基于CNTs特殊的性能，CNTs在藥物領(lǐng)域作為載體的研究將繼續(xù)深入，并逐漸走向臨床應(yīng)用。探討載藥CNTs的釋藥機(jī)理，用于指導(dǎo)CNTs載體的實(shí)際應(yīng)用，是今后的研究重點(diǎn)之一。

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