埃洛石纳米管缓释性能及其纳米复合凝胶材料的制备与性能研究

【摘要】明胶是胶原经酸或碱处理后加热变性的产物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,是一种公认安全材料(GRAS)：埃洛石纳米管(HNTs)是由硅酸盐片层在天然条件下卷曲而成的微管状的天然纳米材料,来源广泛,价格低廉,边缘和管端面上存在大量的羟基,其特殊结构决定了HNTs在许多应用方面具有优异性能。将纳米材料分散到凝胶网络中制备的复合材料,不仅维持纳米材料本身的功能性质,而且将纳米材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与凝胶的软湿性能相融合,明显改善凝胶材料的机械性能、光学性能、热稳定性及相关性能,是一种具有发展前景的新材料。本论文主要用HNTs作为药物载体,以盐酸四环素和氯己定为药物模型,研究HNTs的药物缓释性能。以HNTs为前驱体,以壳聚糖(CTS)为表面改性剂对HNTs进行表面包覆改性制备了非共价修饰的HNTs(CTS-HNTs)：将所得的CTS-HNTs与明胶溶液复合,制备出明胶-HNTs纳米复合凝胶材料。探讨了制备纳米复合凝胶的影响因素,对其溶胀性能、质构性能、流变性能进行研究,并对纳米复合凝胶的结构进行表征。研究结果表明：通过对HNTs的药物缓释性能研究发现,HNTs对药物的释放有阻滞作用,可以起到缓释的作用。通过模拟载药HNTs在人体生理环境中,即胃液(pH=1.7)和肠道(pH=7.4)中的药物释放情况,发现在pH=1.7的缓冲溶液中,载药HNTs的药物释放速率要比在pH=7.4的缓冲溶液中快,释放初期的突释作用也较明显；不同的载药溶剂对药物缓释作用有影响,通过对以离子水、10%乙醇、50%乙醇饱和氯己定溶液为载药溶剂制备的载药HNTs药物释放曲线的比较,发现无水乙醇的含量越高,HNTs纳米管的载药率越大,释放曲线越接近于直线,但累积释药率并不随载药率的增加而增加,发现以10%乙醇的饱和氯己定溶液作为载药溶剂可以得到较为理想的释放效果。另外,药物的溶解度也会对释药产生影响,溶解度大的药物比溶解度小的初期释药速率要快,突释作用也明显。为了降低突释,作者采用壳聚糖(CTS)表面包裹载药HNTs制备包裹有CTS的载药HNTs(CTS-载药HNTs),HNTs表面包裹CTS可以起到降低药物突释的作用,当mHNTs:mCTS=1:0.2时,药物释放的累积释药率最低,达到最较好的阻滞效果；适量添加交联剂,使包裹在HNTs纳米管的CTS膜层结构变得密实,也可以降低药物分子在管中渗透作用。通过溶液共混法制备明胶-HNTs纳米复合凝胶。研究发现,当mHNTs:mcTS:m明胶=0.2：0.3：10,pH=6,加热温度为65℃的工艺条件下,可以制备出溶胀性能和机械性能都比较理想的纳米复合凝胶,其中溶胀率(SR)为7.63g/g,硬度为902g,弹性和内聚性分别是13.35和0.51。通过SEM微观断面分析,HNTs可以在明胶基体中分散；通过对凝胶流变学的分析研究,发现在0.1-20Hz范围内体系的储能模量(G’)始终大于损耗模量(G”),表现出典型的凝胶特征,说明体系中有三维网络结构的形成；加入HNTs后,体系的储能模量和损耗模量迅速增加,并随着HNTs含量的增大而增加,这是由于HNTs之间的缠绕、接触及与明胶基体之间的相互作用,起到类似物理交联的作用,增强了体系的三维网络结构,提高了凝胶的力学性能。FT-IR分析更进一步证明了HNTs与明胶基体之间的相互作用是氢键作用,建立起次级三维网络结构；SEM分析说明HNTs比较均匀的分散在明胶基体中,但HNTs在一定程度上有自聚集现象。
【作者】张一聪；
【导师】王飞镝；
【作者基本信息】广东工业大学，化学工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】明胶；埃洛石纳米管；纳米复合；凝胶；药物缓释；流变性能；

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