CN107011526B - 多重敏感的大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠及其制备和应用 - Google Patents

多重敏感的大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多重敏感的大豆分离蛋白‑海藻酸钠复合凝胶珠，是以大豆分离蛋白和海藻酸钠为原料，通过无毒且生物相容的交联剂得到的复合凝胶珠，具有良好的溶胀性、响应性和离子强度敏感性以及可生物降解性。载药性能测试表明，相对海藻酸钠凝胶珠，复合大豆分离蛋白后的凝胶珠对药物分子的载药量和包封率都有较大的提高，溶胀性能更好。药物释放性能测试表明，复合大豆分离蛋白后的凝胶珠对药物的累积释放率明显大于海藻酸钠凝胶珠。因此可作为高分子药物载体应用于医用领域。

Description

多重敏感的大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠及其制备和 应用
技术领域
本发明涉及一种大豆分离蛋白复合材料，尤其涉及一种大豆分离蛋白-海藻酸钠复合微凝胶珠的制备；本发明还涉及该大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠作为药物载体的应用；属于复合材料、食用天然高分子材料及药用高分子材料领域。
背景技术
在医用高分子载体材料中，新型药物载体材料占据着非常重要的地位。在药物的使用过程中，选择合适的载体材料将大幅度提高药物的有效性。理想的药物载体应具有很好的药物控释性能，并且具有好的生物相容性、生物降解性、理化及生物稳定性和极低的细胞毒性。近年来，已经开发了不同种类的药物载体材料。为了提高生物相容性，以天然高分子为原料，制备可用于药物控释载体的高分子水凝胶也受到了关注。
海藻酸钠是一种可食但不易被消化的大分子多糖，它在胃肠中具有吸水性、吸附性、阳离子交换和凝胶过滤等作用，能对人体新陈代谢起到独特的调节效果。海藻酸钠可用于制备球状、膜状形态的药物载体，药物释放时，海藻酸钠的pH值依赖性将显示出一定的缺陷，因此要对海藻酸钠进行改性，以减少蛋白水解酶对药物的破坏。CN201510298838.8公开了一种角蛋白-海藻酸钠复合微孔凝胶，利用该复合微孔凝胶的酸敏性，实现药物分子的可控释放；CN201510299512.7提供了一种羽毛角蛋白-海藻酸钠复合高分子双敏感水凝胶的制备，利用其酸敏性实现药物分子的可控释放。大豆分离蛋白作为药物载体可保持药物分子的活性，对药物有很好的控释性能。CN201510364897.0提供了一种大豆蛋白基双敏感性高分子微孔凝胶，该高分子微孔凝胶对模型药物尤其是小分子模型药物具有较好的缓释效果，因此可作为药物载体。然而，以上凝胶的制备是以有机合成试剂为助剂，制备过程相对复杂。因此，开发易操作、廉价且无任何毒副作用的天然高分子载体材料是发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好的药物控释性能的多重敏感的大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法。
一、大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备
将大豆分离蛋白分散到碱溶液中得大豆分离蛋白分散液；向其中加入海藻酸钠水溶液，室温下搅拌混合均匀后，慢速滴注到氯化钙的醇溶液中，静置20~80 min；再加入交联剂的水溶液反应10~50min得到复合凝胶珠；倾出溶剂分离凝胶珠，并用水洗涤至洗出液为中性，吸干游离水分，得到粒径均匀的含水凝胶珠；干燥后得到大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠。
碱溶液为0.1~1.5 mol/L的NaOH溶液或KOH溶液。碱溶液为反应提供碱性条件，以使大豆分离蛋白均匀分散。
大豆分离蛋白分散液中，大豆分离蛋白的含量为0.01~0.05 g/mL。
海藻酸钠水溶液的浓度为0.01~0.1 g/mL。大豆分离蛋白与海藻酸钠的质量比为1:0.5~1:2。
滴注大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液时，使用2~10 mL注射器，针头型号为7#，控制滴注速度在1~10滴/s。
氯化钙的醇溶液为氯化钙的乙醇或甲醇溶液，其中氯化钙浓度为0.1~0.7 mol/L。将大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液慢速滴注到氯化钙的醇溶液，醇的最终体积分数不高于50%。氯化钙的醇溶液作为海藻酸钠的交联剂；通过使用醇的水溶液调控主要成分的溶解度与分散度。
交联剂为六偏磷酸钠或1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐，其水溶液的浓度为1~10mmol/L。交联剂用量为大豆分离蛋白、海藻酸钠总质量的0.1~0.25倍。
二、大豆分离蛋白复合海藻酸钠凝胶珠的形貌与结构表征
1、宏观形貌：新鲜制备的大豆分离蛋白复合海藻酸钠含水凝胶珠的外观形貌如图1所示：粒径分布均匀，粒径在2~3 mm。而且粒径的大小可通过控制原料（大豆分离蛋白、海藻酸钠、交联剂等）的浓度与制备工艺（针头、速度等）进行调控。
2、微观形貌
采用扫描电镜观测了大豆分离蛋白复合海藻酸钠凝胶珠的微观形貌（图2）。可以明显看出：大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠呈网状结构，表面有较多孔洞。这与其原料大豆分离蛋白（大小不均一、形状不规则的球状结构）、海藻酸钠（块状结构，表面有部分褶皱）完全不同，说明两种高分子链有效复合，这种多孔网状结构更有利于药物的负载。
3、红外光谱分析
大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的红外吸收光谱如图3所示。其中，在1652cm-1，1546 cm-1和1242 cm-1附近出现了大豆分离蛋白酰胺I、酰胺II、酰胺III带的特征吸收峰，表明蛋白质材料的构象。在3423 cm-1、1647 cm-1、1539 cm-1和1089 cm-1处出现了-NH2、酰胺I、酰胺II和酰胺III带的特征吸收峰，1070 cm-1，1255 cm-1分别为六偏磷酸钠的特征吸收峰，表明成功制得了大豆分离蛋白复合海藻酸钠凝胶珠。
4、X-射线衍射分析
图4为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的X-射线衍射光谱。从图4可以看出，在2θ为32.3o、45.9o和58.2o处出现了海藻酸钠的部分衍射峰，且强度变弱。当大豆分离蛋白复合海藻酸钠得到凝胶珠后其较强衍射峰变弱甚至消失。由此说明大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的形态发生了变化，这是由于二者之间发生了强烈的氢键作用，说明大豆分离蛋白和海藻酸钠成功复合。
三、大豆分离蛋白复合海藻酸钠凝胶珠的性能测试
1、不同溶液中的溶胀行为测试
大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠在三种模拟生物液（水、生理盐水和葡萄糖溶液）中的溶胀度，结果如图5所示。由图5可知，大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠在水中的溶胀度最大，在生理盐水中的溶胀度最小，并且相比海藻酸钠的溶胀度有明显提高。
2、pH响应性测试
测试了不同pH值时大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠溶胀度的差异，结果如图6所示。从图6可以看出，凝胶珠的溶胀度随着pH值的升高而增大，pH值大于7后溶胀度又减小；当pH=7时溶胀度最大，说明大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠具有明显的pH响应型。
3、离子强度敏感性测试
在不同浓度盐溶液中，测试了大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的离子强度敏感性，结果如图7所示。发现，大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的溶胀率随着盐浓度的增大而逐渐减小，并且溶胀度的变化比较明显，说明该凝胶珠具有离子强度敏感性。
4、载药量和包封率测试
大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠对药物分子（5-氟尿嘧啶）的载药量和包封率进行测试结果表明：大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠相比海藻酸钠凝胶珠，其载药量和包封率都有较大提高，分别达到了20.9%和7.9%。
5、药物释放性能测试。
测试了大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠分别在pH=1.2和pH=7.4的缓冲溶液中对药物（5-氟尿嘧啶）的释放性能。如图8所示，对于5-氟尿嘧啶，在pH=1.2和pH=7.4缓冲溶液中，达到平衡时累积释放率分别为61.2%和84%。说明对药物的累积释放率，在碱性介质中比在酸性介质中大，而且大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠比海藻酸钠凝胶珠的累积释放率大。
综上所述，本发明以大豆分离蛋白和海藻酸钠为原料，通过无毒且生物相容的交联剂得到的复合凝胶珠，具有良好的溶胀性、响应性和离子强度敏感性以及可生物降解性。载药性能测试表明，相对海藻酸钠凝胶珠，复合大豆分离蛋白后的凝胶珠对药物分子的载药量和包封率都有较大的提高，溶胀性能更好。药物释放性能测试表明，复合大豆分离蛋白后的凝胶珠对药物的累积释放率明显大于海藻酸钠凝胶珠。因此可作为高分子药物载体应用于医用领域。
附图说明
图1为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的宏观形貌。
图2为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的扫描电镜图
图3为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的红外图谱。
图4为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的X-射线衍射图谱。
图5为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的溶胀性测试曲线图。
图6为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的pH响应性测试曲线图。
图7为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的盐敏感性测试曲线图。。
图8为大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的药物释放曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明大豆分离蛋白复合海藻酸钠凝胶珠的制备及其药物释放性能做进一步说明。
实施例1
（1）取一定量大豆分离蛋白，分散到1.5mol/L的NaOH溶液中，得到含量为0.01g/mL的大豆分离蛋白分散液。
（2）取10mL大豆分离蛋白分散液（含大豆分离蛋白0.1g），向其中加入5mL海藻酸钠水溶液（浓度为0.01g/mL，含海藻酸钠0.05g），室温下搅拌混合均匀，得大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液。
（3）将大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液慢速滴注到50mL氯化钙的甲醇溶液（浓度0.1mol/L）中，静置80 min；再加入20mL六偏磷酸钠的水溶液（浓度1 mmol/L，含六偏磷酸钠0.0184g），常温下交联反应50min后倾出溶剂，分离出凝胶珠，并用蒸馏水洗涤至洗出液为中性，吸干游离水分，得到粒径较为均匀的含水大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠；干燥后得到大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠。
该复合凝胶珠对药物分子（5-氟尿嘧啶）的载药量和包封率分别为15%和3.6%。在pH=7.4缓冲溶液中，累积释放率可达78%。
实施例2
（1）取一定量大豆分离蛋白，分散到浓度1.5mol/L的KOH溶液中，得到含量为0.05g/mL的大豆分离蛋白分散液。
（2）取10mL大豆分离蛋白分散液（含大豆分离蛋白0.5g），向其中加入5mL海藻酸钠水溶液（浓度为0.1 g/mL，含海藻酸钠0.5g），室温下搅拌混合均匀，得大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液。
（3）将大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液慢速滴注到25mL氯化钙的甲醇溶液（浓度0.7 mol/L）中，静置20min；再加入15mL六偏磷酸钠的水溶液（浓度10 mmol/L，含0.0918g六偏磷酸钠），常温下交联反应10min后倾出溶剂，分离出凝胶珠，并用蒸馏水洗涤至洗出液为中性，吸干游离水分，得到粒径较为均匀的含水大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠；干燥后得到大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠。
该复合凝胶珠对药物分子（5-氟尿嘧啶）的载药量和包封率分别为20%和4.8%。在pH=7.4缓冲溶液中，累积释放率可达80%。
实施例3
（1）取一定量大豆分离蛋白，分散到浓度1.0mol/L的NaOH溶液中，得到含量为0.1g/mL的大豆分离蛋白分散液。
（2）取10mL大豆分离蛋白分散液（含大豆分离蛋白1g），向其中加入40mL海藻酸钠水溶液（浓度为0.05 g/mL，含海藻酸钠2g），室温下搅拌混合均匀，得大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液。
（3）将大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液慢速滴注到40mL氯化钙的甲醇溶液（浓度0.4mol/L）中，静置50 min；再加入30mL含1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐的水溶液（浓度5 mmol/L，含交联剂0.0288g），常温下交联反应30min后倾出溶剂，分离出凝胶珠，并用蒸馏水洗涤至洗出液为中性，吸干游离水分，得到粒径较为均匀的含水大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠；干燥后得到大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠。
该复合凝胶珠对药物分子（5-氟尿嘧啶）的载药量和包封率分别为18%和4.3%。在pH=7.4缓冲溶液中，累积释放率可达83%。

Claims (10)

1.一种大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，将大豆分离蛋白分散到碱溶液中得大豆分离蛋白分散液；向其中加入海藻酸钠水溶液，室温下搅拌混合均匀后，慢速滴注到氯化钙的醇溶液中，静置20~80 min；再加入交联剂六偏磷酸钠或1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐的水溶液，反应10~50min，得到复合凝胶珠；倾出溶剂分离凝胶珠，并用水洗涤至洗出液为中性，吸干游离水分，得到粒径均匀的含水凝胶珠；干燥后得到大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠。
2.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为0.1~1.5 mol/L的NaOH溶液或KOH溶液。
3.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：大豆分离蛋白分散液中，大豆分离蛋白的含量为0.01~0.05 g/mL。
4.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：大豆分离蛋白与海藻酸钠的质量比为1:0.5~1:2。
5.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：海藻酸钠水溶液的浓度为0.01~0.1 g/mL。
6.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：滴注大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液时，使用2~10 mL注射器，针头型号为7#，控制滴注速度在1~10滴/s。
7.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述氯化钙的醇溶液为氯化钙的乙醇或甲醇溶液，其中氯化钙浓度为0.1~0.7 mol/L；将大豆分离蛋白/海藻酸钠混合液慢速滴注到氯化钙的醇溶液，醇的最终体积分数不高于50%。
8.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述交联剂六偏磷酸钠或1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐水溶液的浓度为1~10mmol/L。
9.如权利要求1所述大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠的制备方法，其特征在于：交联剂的用量为大豆分离蛋白、海藻酸钠总质量的0.1~0.25倍。
10.如权利要求1所述方法制备的大豆分离蛋白-海藻酸钠复合凝胶珠作为药物载体的应用。
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