1、-23-第46卷第3期 非金属矿 Vol.46 No.32023年5月 Non-Metallic Mines May,2023凹凸棒石/壳聚糖载药微球的制备及性能房佳慧 杨 喆 纪新元 许雨婷 胡 盛*（湖北民族大学 化学与环境工程学院，生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000）摘 要 采用乳化交联法制备了凹凸棒石/壳聚糖复合微球(ATP/CS)，利用形状系数优化了复合微球的制备条件，以盐酸四环素为模型药物，制备了凹凸棒石/壳聚糖复合载药微球。结果表明，当搅拌速度为 400 r/min，油水比为 31，凹凸棒石与壳聚糖质量比为 13，pH 值为 10，交联温度为 70 时，
2、制备的凹凸棒石/壳聚糖复合微球形状系数较好，为 0.996 2。凹凸棒石与壳聚糖的含氧基团和氨基等发生了相互交联和静电作用，使得复合微球表面光滑、规整且结构更加致密，在 pH 为 6.8 时，具有较好的溶胀性能。通过凹凸棒石的复合，凹凸棒石/壳聚糖复合载药微球的载药率为 18.7%，包封率为 69.1%，较纯壳聚糖微球分别提高 44.96%、25.87%，对盐酸四环素的释放机理符合 Higuchi 动力学模型，以扩散为主并伴随微球骨架溶蚀。关键词 壳聚糖；凹凸棒石；微球；形状系数；释药性能中图分类号：TB324；R944.9文献标志码：A文章编号：1000-8098(2023)03-0023-
3、06Preparation and Performance of Attapulgite/Chitosan Drug-Loaded MicrospheresFang Jiahui Yang Zhe Ji Xinyuan Xu Yuting Hu Sheng*(Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,School of Chemical and Environment Engineering,Hubei Minzu University,Enshi,Hubei 445000
4、)Abstract The attapulgite/chitosan composite microspheres were prepared by emulsion crosslinking method,and the preparation conditions of composite microspheres were optimized by shape coefficient.Tetracycline hydrochlorid was seleted as a model drug,and the attapulgite/chitosan composite microspher
5、es were prepared by emulsion crosslinking method.The results showed that when the stirring speed was 400 r/min,the ratio of oil to water was 31,the mass ratio of attapulgite to chitosan was 13,the pH value was 10 and the crosslinking temperature was 70,the shape coefficient of attapulgite/chitosan c
6、omposite microspheres was 0.996 2.The surface of the composite microspheres was smooth,regular and more compact because of the cross-linking and electrostatic interaction between attapulgite and chitosan with oxygen-containing group and amino group.And it has better swelling property at pH of 6.8.Wi
7、th the addition of attapulgite,the drug loading of attapulgite/chitosan composite microspheres was 18.7%,and the encapsulation efficiency was 69.1%,which were 44.96%and 25.87%higher than that of pure chitosan microspheres,respectively.The release mechanism of tetracycline hydrochloride was in accord
8、ance with Higuchi kinetic model,which was dominated by diffusion and accompanied by dissolution of microsphere skeleton.Key words chitosan;attapulgite;microspheres;shape coefficient;drug-releasing performance盐酸四环素具有抗菌、抗寄生虫作用，是广谱抗菌药物1-2，临床上广泛用于衣原体感染、支原体肺炎等，在牙周病的治疗中具有较好的抑菌效果。载体能够延长盐酸四环素的释放时间，并在牙周局部保持稳
9、定的高浓度，从而能够减少用药次数，发挥长效抗菌作用，提高盐酸四环素的治疗效果。微球因具有提高药物稳定性和靶向性、控制药物释放速度、降低毒性掩盖药物不良气味等特点，成为研究热点3-4。壳聚糖（CS）是天然多糖中的阳离子弱碱性多糖，含有游离的氨基，可被 H+质子化，形成聚阳离子高分子，具有天然的广谱抗菌性、安全无毒、生物相容性和可降解性，可作为药物载体材料控制药物释放、延长药效、降低毒副作用5。目前研究多将抗癌药、抗生素等药物负载在壳聚糖微球上制成缓释药物6-8，但纯 CS 微球结构疏松，溶胀易破裂，不能很好满足药物缓释的要求9。CS 分子含有大量羟基及氨基，可通过较强的氢键和化学修饰在 CS 分
10、子结构中引入功能性官能团，从而提高其性能，扩宽使用领域10-11。研究表明，矿物材料作为填料，能显著提高壳聚糖微球的成球性、载药率和包封率，有效控制药物的释放，改善其释药性能12-14。凹凸棒石（ATP）是一种典型的链层状镁铝硅酸盐天然矿物，具有天然一维纳米结构，比表面积大，富含活性中心，特殊的孔道结构使其有包埋药物的天然优势，常作为缓控释材料使用15-16。吴洁等17发现将无机黏土与天然高分子材料共混制备无机/有机复合材料可以发挥两者的协收稿日期：2023-03-22基金项目：湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队项目（T2022019）；湖北民族大学研究生教育创新项目（MYK2023002）
11、。*通信作者，E-mail：:。-24-第46卷第3期 非金属矿 2023年5月同增效作用。本试验以壳聚糖为基质材料，凹凸棒石为无机填料，采用乳化交联法制备凹凸棒石/壳聚糖微球（ATP/CS），并 以 盐 酸 四 环 素 为 模 型 药 物 制 备凹凸棒石/壳聚糖复合载药微球，探讨搅拌速度、油水比、凹凸棒石和壳聚糖质量比、pH、交联温度等对凹凸棒石/壳聚糖微球的形状系数影响，利用傅里叶变化红外光谱和扫描电子显微镜对微球的微观结构进行表征，研究复合载药微球的释药性能，以其用于拓宽壳聚糖微球的使用范围。1 试验部分1.1 原料及试剂 凹凸棒石高黏矿，工业级，江苏省盱眙县产，提纯处理后用 200目（
12、74 m）筛子过筛。壳聚糖，脱乙酰度 80%95%，黏度 50800 mPas，乙酸不溶物小于等于 1.0%；液体石蜡，分析纯；石油醚，6090，分析纯；乙酸，分析纯，36%水溶液；无水乙醇，分析纯；司班 80，化学纯；甲醛，分析纯；戊二醛，优级纯；磷酸二氢钾，分析纯；氢氧化钠，分析纯。上述试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。盐酸四环素，达到美国药典（USP）级，纯度大于等于 97.5%，阿拉丁试剂公司；浓盐酸，武汉市中天化工有限公司。1.2 凹凸棒石/壳聚糖微球及载药微球的制备 正交试验因素水平，见表 1。表 1 正交试验因素水平因素搅拌速度/(r/min)油水比 m凹凸棒石m壳聚糖pH 交
13、联温度/140011137402500211485036003115960470041161070称取 1.2 g 壳聚糖粉末放入三口烧瓶，倒入 25 mL 体积分数为 2%的乙酸溶液，电动搅拌，根据表 1试验设计加入凹凸棒石粉末，在 40 恒温搅拌 1 h；加入 25、50、75、100 mL 液体石蜡作为油相和 5%油相用量的司班 80 作为乳化剂，搅拌 1 h，然后加 2.5 mL 甲醛升温至 60 以一定速度搅拌 1 h 固化。按表 1 设计控制交联温度，加入 2 mL 交联剂戊二醛，并采用氢氧化钠调节 pH 值，电动搅拌反应 3 h，静置分层，分别用石油醚、无水乙醇洗涤，真空干燥 4
14、8 h，即采用乳化交联法制得凹凸棒石/壳聚糖微球。在上述方法步骤中，将“凹凸棒石”替换为“凹凸棒石和50 mL 20 g/mL 盐酸四环素溶液”，按上述制备过程即得载药微球。1.3 微观结构表征 美国热电尼高力仪器公司Avatar370 型采用傅里叶变换红外光谱仪分析复合材料组成；采用日本电子株式会社 JSM-6510LV 型扫描电子显微镜观察复合材料的微观形貌。1.4 药物负载及释放性能测试1.4.1 形状系数测试：以扫描电子显微镜拍摄的微观形貌图为基础，统计图中所有微球的最短粒径和最长粒径，形状系数=微球的最短粒径/微球的最长粒径，通过计算取平均值。1.4.2 溶胀性能测试：微球的溶胀性能
15、用溶胀率评价。取一定质量(m1)干微球放入装有 100 mL 不同pH 值缓冲溶液的三口烧瓶中，置于 37 恒温水浴，每隔一段时间取出微球，用滤纸吸干表面水分，称重(m2)，溶胀率（Sw）计算式，见式（1）。Sw=(m2-m1)/m1100%（1）1.4.3 载药率和包封率测试：以盐酸四环素作为模型药物，通过吸附法负载到微球上。利用紫外分光光度计在357 nm下测量盐酸四环素溶液标准曲线，见图1。图1 盐酸四环素溶液的标准曲线采用紫外分光光度计在 357 nm 下测量载药微球离心过滤后的上清液，结合标准曲线进行计算。载药率=me/mt100%，包封率=me/m0100%，其中：me为微球负载的
16、盐酸四环素的质量，m0为加入盐酸四环素总量，mt为微球质量。1.4.4 释药性能测试：称取 0.1 g 载药微球放于透析小袋，浸入 100 mL 不同 pH 的磷酸缓冲溶液中，放入恒温振荡仪，在 100 r/min、37 条件下，每隔一定时间取样，并用 100 mL 新鲜缓冲溶液完全置换原溶液。用紫外分光光度计测定释放溶液在357 nm的吸光度，确定盐酸四环素的累积释药率，累积释药率=Rt/Ri，其中：Rt为 t 时刻释出的药物量，Ri为载入复合微球的药物总量。2 结果与讨论2.1 正交试验数据分析及微球的制备条件 利用扫描电子显微镜对按照表 1 试验设计制备的 16 组试验样品的微观结构进行拍摄，计算形状系数，结果见表 2；微观结构差异较明显的几组微球 SEM 照片，见图 2。0.20.40.60.8369121518y049 34x-0.005 78=0.2R=0.998 49吸光度质量浓度/(mg/mL)1.0-25-表 2 正交试验方案及结果编号搅拌速度/(r/min)油水比 m凹凸棒石 m壳聚糖pH交联温度/形状系数140011137400.965 7240021148500
