两亲性胆固醇接枝海藻酸钠衍生物的溶液聚集行为 - 中山大学化学学院.doc

两亲性胆固醇接枝海藻酸钠衍生物的 溶液聚集行为研究 张碧芳 杨立群 (中山大学化学与化学工程学院高分子研究所, 广州, 510275) 摘要 海藻酸钠具有较好的生物相容性和生物可降解性, 胆固醇来源于动物体内, 因而具有非常好的生物亲和性, 并且其刚性环状结构使其分子表现出较强的疏水性.本工作将采用DCC偶联法室温下合成新型两亲性胆固醇接枝海藻酸钠衍生, 用作药物缓释载体材料. 通过FTIR、1H NMRAmphiphilic Polysaccharide Derivatives)不断受到人们的关注,尤其是梳形两亲性多糖衍生物, 其结构通常为亲水性多糖为主链、疏水基团为侧链（图Ⅰ）. 两亲性多糖衍生物通过分子内和分子间的弱相互作用, 如亲脂-疏水作用、氢键、范德华力等, 能够形成热力学稳定的胶束, 所以, 梳形两亲性多糖衍生物的研究近几年倍受关注, 在医药、生物制剂等行业具有广阔的应用前景. 它们在溶液中的浓度低于临界聚集浓度(Critical Aggregation Concentration. CAC)时是生物高分子表面活性剂[1]; 当浓度高于CAC时, 则自组装形成纳米级胶束, 包埋疏水性药物小分子, 用于体内药物缓时释放及靶向定位; 或与亲水性多肽、蛋白质大分子形成稳定的络合物纳米胶束, 防止蛋白质分子在水中沉淀(图Ⅱ所示)[2]. 图Ⅱ 两亲性多糖衍生物的自聚集过程 海藻酸钠具有良好的生物亲和性和生物可降解性, 目前许多工作仅局限研究海藻酸钠(钙)形成的凝胶的结构、物理化学性质及其在生物医药高分子领域的应用[3], 而有关合成两亲性海藻 酸钠衍生物并研究其胶束化行为的报道很少. 本工作将在海藻酸钠中的羧基官能团上接枝胆固醇(cholesterol), 合成新型两亲性胆固醇接枝海藻酸钠衍生(CSAD), 其结构如图Ⅲ所示. 图Ⅲ 两亲性含胆固醇基海藻酸钠衍生物的结构示意图 海藻酸钠(Sodium Alginate)是由α-L-古洛糖醛酸钠(a-L-guluronate, 简称G)和β-D-甘露糖醛酸钠(β-D-mannuronate, 简称M)1、4(C6H7O6Na)n, 海藻酸钠的结构式如图Ⅳ所示. 其化学组成及M和G的序列取决于样品提取的来源. G 　　 G 　 M M 胆甾醇是从胆石中发现的固体状醇, 故又称胆固醇, 是存在于人体中的天然物质, 是动物细胞的重要组成部分, 其刚性骨架及其疏水性使其具有聚集成三维结构的能力, 可以调节磷脂双层膜的结构及动力学特点[5]. 胆固醇的结构如图Ⅴ所示, 其结构特点是C-3上有一个β-构型的羟基, 在体内胆甾族C-3上-OH常与脂肪酸结合成胆甾醇脂, C-5和C-6之间有一个内环双键, C-17上有一个含8个碳原子的烃基侧链, 具有较强的疏水性, 其生物亲和性非常好. 图Ⅴ 胆固醇的结构 1 实验 1. 1 材料 海藻酸钠, CP, 上海国药集团化学试剂有限公司, 经乙醇纯化两次; 胆固醇CP, 广州器化医疗设备有限公司；对甲苯磺酸(pTSA), AR, 汕头市光华化学厂, 使用前须在65℃下真空干燥5min除水; N, N’-二环己烷碳二亚胺(DCC), Acros; 4-(N, N’-二甲胺基)吡啶 (DMAP), 湖南海利新技术有限公司; 二甲基甲酰胺(DMF)、FA) 经减压蒸馏除水, CHCL3经常压蒸馏除水. 其它试剂均为分析纯. 1. 2 胆固醇接枝海藻酸衍生物的合成 将1. 0g 海藻酸钠分散于18ml DMF和20ml FA混合溶液中, 将反应体系加热至50～60℃, 加入0. 3245g无水pTSA, 搅拌下反应30分钟, 使海藻酸钠部分活化成海藻酸溶液. 停止加热, 将0. 3740g胆固醇室温下溶于2ml三氯甲烷, 搅拌下加入反应液中. 再加入0. 0113g DMAP和0. 2275g DCC, 室温(约30～40℃)反应24小时. 将反应体系加热到40～50℃, 边搅拌边滴加200ml乙醇(3～5倍反应液体积), 热乙醇将未反应的胆固醇溶解, 纯化产品, 同时沉淀出胆固醇/海藻酸衍生物, 过滤收集絮状沉淀, 于40℃真空干燥24h. 1. 3 胆固醇接枝海藻酸衍生物化成CSAD 将产物胆固醇/海藻酸衍生物搅拌溶胀于蒸馏水(2g/100mL)2小时, 缓慢滴加1. 5%Na2CO3溶液调至pH=7. 搅拌下滴加3～5倍体积的无水乙醇沉淀出CSAD, 40℃真空干燥24h得膜状固体产物CSAD, 产率约20%. 1.