CN107115269B - 一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控药物释放 - Google Patents

一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控药物释放 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控药物释放。包括以下步骤：制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶，将药物负载到该复合凝胶上，用pH和外加电场调控体外药物释放。本发明的有益效果是：制备的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶具有pH敏感性，通过pH和电调控可使药物缓慢释放。

Description

一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控 药物释放
技术领域
本发明涉及一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控药物释放，属于生物医药领域。
技术背景
药物控释起源于上世纪60年代，其原理是通过物理方法(如静电作用、氢键作用及吸附等)或者化学键合法将药物分子与载体相结合，并利用载体材料自身的理化性质来调控药物分子的释放时间、释放速率及释放的组织部位。药物控释可以使药物分子长时间维持一个恒定的释放速度，因此能够有效的提高药物分子的生物利用率，从而达到疾病治疗的效果。
海藻酸钠是一种具有创伤修复的材料，常用于工业中的食品添加剂，其长链分子中含有大量的羧酸根，具有较好的生物相容性、低细胞毒性和pH敏感性。而氧化石墨烯结构中具有大π键和大量的羧基，羧基可与海藻酸钠通过钙离子进行交联，且大π键可以很好的与药物通过π-π共轭载药。因此制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶，可以利用氧化石墨烯提高药物的负载量，并可通过pH和电场调控下控制药物释放。甲氨喋呤被广泛的应用于癌症的化疗，其主要用于治疗各类急性白血病、乳腺癌、肺癌、头颈部癌、消化道癌、宫颈癌及恶性淋巴瘤等。但由于大量的甲氨喋呤对人体的正常细胞具有损害，因此需要控制甲氨喋呤的释放量减少对正常细胞的损伤。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控药物释放，使药物通过pH和电调控释放。
本发明所述一种海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶应用于pH和电调控药物释放，包括以下步骤：
a、制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶：取海藻酸钠和氧化石墨烯加入50mL的超纯水中，保持磁力搅拌3h，然后逐滴加入20mL的氯化钙溶液，保持磁力搅拌12h，产物经过滤、洗涤并在–45℃下冷冻干燥24h；
b、制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶：称取0.05g步骤a制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶，分散于50mL的甲氨喋呤溶液中，避光磁力搅拌24h，将载药后的样品经过滤、洗涤，并在–45℃下冷冻干燥24h；
c、制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶电极：将步骤b制备的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶分散于超纯水中配制成分散液，并取150μL该分散液均匀的滴凃于粘有导电胶带的塑料片上，避光晾干；
d、使用三电极体系进行载药复合凝胶电极的pH和电调控体外药物释放：将步骤c制备的电极作为工作电极，铂片电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，将上述电极置于25mL磷酸盐缓冲溶液中，温度为37℃下进行pH和电调控药物释放，磷酸盐缓冲溶液的pH为6.0和7.4，施加电位，电位为在不同的时间点从释药容器中取2mL溶液，同时补加2mL新配的磷酸盐缓冲溶液，第一个点为释放10min，之后每隔20min，使用紫外分光光度计在302nm处测定甲氨喋呤的含量，并计算甲氨蝶呤的累积释药百分数。
进一步，步骤a中氯化钙的浓度为0.1～10wt％。
进一步，步骤a中加入的海藻酸钠与氧化石墨烯的质量比为1～10。
进一步，步骤b中甲氨喋呤浓度为0～1mg/mL。
进一步，步骤c中电极上滴加分散液的浓度为1～10mg/mL。
进一步，步骤d中电调控释药的电位为–1～1V。
本发明的有益效果是：制备的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶具有pH敏感性，通过pH和电调控可使药物缓慢释放。
附图说明
下面结合附图对本实验进一步说明。
图1为实施例一中海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的场发射扫描电镜图。
图2为实施例二中海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶的体外pH调控药物缓释性能图。
图3为实施例三中海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶的体外电调控药物缓释性能图。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例一：
制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶电极包括以下几个步骤：
(1)将0.1g海藻酸钠和0.1g氧化石墨烯加入50mL的超纯水中，保持磁力搅拌3h。然后逐滴加入20mL0.1wt％的氯化钙溶液，保持磁力搅拌12h。产物经过滤、洗涤并在–45℃下冷冻干燥24h。如图1所示为海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的场发射扫描电镜图。
(2)称取步骤(1)制备的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶分散于50mL浓度为0.2mg/mL甲氨喋呤溶液中，避光磁力搅拌24h，达到平衡状态。将载药后的样品经过滤、洗涤，并在–45℃下冷冻干燥24h。
(3)将步骤(2)制备的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶分散于超纯水中配制成5mg/mL的分散液，并取150μL该分散液均匀的滴凃于粘有导电胶带的塑料片上，避光晾干。
实施例二：
pH调控体外药物释放行为包括以下几个步骤：
海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶电极的制备过程与实施例一相同
(1)配制0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液用于模拟人体环境，海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶作为工作电极，铂片电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极。将上述电极置于25mL磷酸盐缓冲溶液中，温度为37℃条件下进行pH调控药物释放。磷酸盐缓冲溶液的pH为6.0和7.4，施加电位为0V。
(2)在不同的时间点从释药容器中取2mL溶液，测定甲氨喋呤的含量，同时补加2mL新配的磷酸盐缓冲溶液，第一个点为释放10min，之后每隔20min。使用紫外分光光度计在302nm处测定甲氨喋呤的含量，并计算甲氨蝶呤的累积释药百分数。如图2所示，随着释药环境pH的增加甲氨蝶呤的释药量增加，这是由于海藻酸具有pH溶胀性能，且在较高的pH下溶胀效果更好，而溶胀有利于药物的释放。
实施例三：
电调控体外药物释放行为包括以下几个步骤：
海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶电极的制备过程与实施例一相同
(1)配制0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液用于模拟人体环境，海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶作为工作电极，铂片电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极。将上述电极置于25mL磷酸盐缓冲溶液中，温度为37℃条件下进行pH调控药物释放。磷酸盐缓冲溶液的pH为6.0，施加的电位为–0.4V、–0.2V和0V。
(2)在不同的时间点从释药容器中取2mL溶液，测定甲氨喋呤的含量，同时补加2mL新配的磷酸盐缓冲溶液，第一个点为释放10min，之后每隔20min。使用紫外分光光度计在302nm处测定甲氨喋呤的含量，并计算甲氨蝶呤的累积释药百分数，如图3所示随着施加的电位越负，甲氨蝶呤的累计释药量逐渐增加，这是由于施加负电位会使得电极表面与甲氨蝶呤产生排斥力，而排斥力越大越有利于甲氨蝶呤从海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶中脱离。

Claims (6)

1.一种可应用于pH和电调控药物释放的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的制备方法，其特征在于：步骤如下：
a、制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶：取海藻酸钠和氧化石墨烯加入50mL的超纯水中，保持磁力搅拌3h，然后逐滴加入20mL的氯化钙溶液，保持磁力搅拌12h，产物经过滤、洗涤并在–45℃下冷冻干燥24h；
b、制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶：称取0.05g步骤a制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶，分散于50mL的甲氨喋呤溶液中，避光磁力搅拌24h，将载药后的样品经过滤、洗涤，并在–45℃下冷冻干燥24h；
c、制备海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶电极：将步骤b制备的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯载药复合凝胶分散于超纯水中配制成分散液，并取150μL该分散液均匀的滴凃于粘有导电胶带的塑料片上，避光晾干；
d、使用三电极体系进行载药复合凝胶电极的pH和电调控体外药物释放：将步骤c制备的电极作为工作电极，铂片电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，将上述电极置于25mL磷酸盐缓冲溶液中，温度为37℃下进行pH和电调控药物释放，磷酸盐缓冲溶液的pH为6.0和7.4，施加电位，在不同的时间点从释药容器中取2mL溶液，同时补加2mL新配的磷酸盐缓冲溶液，第一个点为释放10min，之后每隔20min，使用紫外分光光度计在302nm处测定甲氨喋呤的含量，并计算甲氨蝶呤的累积释药百分数。
2.根据权利要求1所述一种可应用于pH和电调控药物释放的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的制备方法，其特征是：所述步骤a中氯化钙的浓度为0.1～10wt％。
3.根据权利要求1所述一种可应用于pH和电调控药物释放的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的制备方法，其特征是：所述步骤a中加入的海藻酸钠与氧化石墨烯的质量比为1～10。
4.根据权利要求1所述一种可应用于pH和电调控药物释放的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的制备方法，所述步骤b中甲氨喋呤浓度为0～1mg/mL，且甲氨喋呤浓度不为0。
5.根据权利要求1所述一种可应用于pH和电调控药物释放的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的制备方法，其特征是：所述步骤c中分散液的浓度为1～10mg/mL。
6.根据权利要求1所述一种可应用于pH和电调控药物释放的海藻酸/钙离子/氧化石墨烯复合凝胶的制备方法，其特征是：所述步骤d中电调控释药的电位区间为–1～1V。
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