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双歧杆菌胞外多糖/Fmoc-F复合水凝胶药物缓释体系构建及性能研究认领

作者：

刘闪闪

学位授予单位：

天津科技大学

摘要：

氨基酸及肽基自组装的超分子水凝胶结构类似于天然细胞外基质的网络结构,由于其优异的生物相容性、生物降解性、对外部刺激的响应性和高水合度,显示出作为递送系统的巨大前景。但是,具有自组装能力的9-芴基甲氧羰基-苯丙氨酸(Fmoc-F)水凝胶作为递送载体时,对水溶性活性分子的可控释放能力较差,极大地限制了其在递送领域应用。因而,在自组装肽体系中引入多糖等功能组分,是解决水溶性分子可控释放的潜在的解决方案。本文使用富含亲水性羟基的长双歧杆菌W13合成的胞外多糖(EPS)与Fmoc-F制备出新型肽-多糖(Fmoc-F/EPS)复合水凝胶,并探究了EPS添加比例对复合水凝胶特性和药物释放性能的影响。本研究首先经过凝胶层析柱纯化,从长双歧杆菌W13发酵液中提取高纯度EPS。随后,利用Fmoc-F在EPS溶液中的分子自组装,制备了EPS和Fmoc-F比例为1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1和4:1的7种比例的复合水凝胶,并对水凝胶的结构进行表征。流变测定结果显示,含不同比例EPS的Fmoc-F/EPS复合水凝胶的储能模量G’大于损耗模量G”,均呈现凝胶弹性固体行为,并且EPS的加入提高了水凝胶的线性粘弹区间,增强了凝胶稳定性。质构和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,EPS的加入使得复合水凝胶具有更低的硬度和黏性,以及更加均匀疏松的网络结构,适合作为涂抹在皮肤表面上用于透皮给药的膏状凝胶。热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FT-IR)结果显示,EPS和Fmoc-F之间形成了分子间氢键相互作用,使得两者的材料特性在复合水凝胶中被完全整合,EPS使得复合水凝胶的稳定性略有降低。低场-核磁共振(LF-NMR)分析结果显示,复合水凝胶中的水分主要以自由水的形式存在,EPS增大水分子的自由度。各组水凝胶的含水量、平衡溶胀度、罗丹明B(RB)的载药量和失水力随EPS的加入而增大,持水力随EPS的加入而降低。与Fmoc-F相比,复合水凝胶最大含水量升高了7.14%,达到54.05%;最高平衡溶胀度增加了5.4倍,达到24.3 g/g;最高载药量升高了27.17%,达到了30.36%;持水力因EPS增大了凝胶孔径而降低,最大降低了17.32%,达到81.24%;复合水凝胶失水48 h内后,水分剩余50%-54%,具有良好的保水性。因此,具有高含水量、溶胀度、载药量和保水性复合水凝胶在作为药物载体方面具有较高的可行性。体外累计释放量结果显示,RB的释放量随水凝胶EPS的加入而增大,并且复合水凝胶具有p H响应性,释放量随环境p H增加而增大,与Fmoc-F相比,48 h内复合水凝胶RB的最大释放量在p H 2、7.2、10下分别增加了41.44%、41.58%、48.33%,达到了52.91%、65.06%、71.81%。装载RB复合水凝胶对猪皮肤的穿透结果显示,复合水凝胶对RB在猪皮肤的穿透效果明显,释放量随EPS和时间的增加而增大,与Fmoc-F相比,24 h内RB的穿透猪皮肤的最大深度增加了2.24倍,达到1750μm。最后,测定了水凝胶的抗氧化活性(DPPH和ABTS自由基清除率)和溶血性。水凝胶的抗氧化活性随EPS的加入量的增加而逐渐增大,DPPH和ABTS自由基清除率最大达到21.92%和52.13%;EPS的加入降低了水凝胶的溶血率,复合水凝胶的溶血率均小于国家标准的5%,复合水凝胶具有良好的抗氧化性能和血液相容性。综上所述,本研究制备出新型肽-多糖(Fmoc-F/EPS)复合水凝胶,可通过改变EPS的添加量改变凝胶性能,以实现对亲水药物的可控释放,此外复合水凝胶还能够在皮肤中递送亲水药物。本研究为实现新型亲水药物缓释肽-多糖水凝胶的开发提供思路。

摘要译文

关键词：

胞外多糖; 肽-多糖水凝胶; 自组装; 递送载体; 可控释放

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

生物与医药（专业学位）

导师：

耿伟涛陶剑

中图分类号：

R943[制剂学]

学科分类号：

083611[医药生物工程];100603[中西医结合药学];100702[药剂学]

D O I：

10.27359/d.cnki.gtqgu.2024.001138