酶刺激響應納米載體的制備與負載姜黃素體外釋放研究

李輝盛，蘇子桓，王冠海

( 廣東醫科大學藥學院，廣東 東莞 523808)

近年來，利用納米傳輸載體傳遞藥物，能夠有效提高藥物的滲透性、保留時間、生物利用度，有效降低副作用，以及在特定的部位釋放藥物[1-2]。介孔硅納米粒子(MSNs)是一種有序介孔納米材料，具有納米孔道結構規則、孔徑可調、表面基團易于修飾、生物相容性良好等優點，目前作為藥物載體得到廣泛的關注[3-4]。口服給藥系統能根據人體內不同的環境，如酶、pH值等實現靶向給藥。目前，通過口服對腸部位的靶向給藥仍然存在缺陷，如腸炎、腸蠕蟲、等疾病[5]。

葡聚糖是一種天然、安全無毒、生物相容性好的多糖，且免疫原性低、生物黏附性好，并且能夠被細菌分泌酶所降解，如在人體結腸中典型的β -葡聚糖酶[7]。本研究通過共價鍵，在介孔硅納米粒子表面引入葡聚糖分子，作為介孔硅納米粒子的“gatekeeper”[8]，以疏水性藥物姜黃素為模型藥物，通過酶響應控制負載姜黃素的釋放。該體系在特定的治療中，利用腸部位的酶刺激控制的釋放，可能具有潛在的應用價值。

1 實驗部分

1.1 原料與試劑

可溶性葡聚糖(Amylopectin)、丙烯酰氯、3-巰基丙基三乙氧基硅烷(SPTES)、正硅酸乙酯(TEOS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，國藥集團化學試劑有限公司；姜黃素，純度>99.0%,Fluka。

1.2 合成葡聚糖修飾MSNs(Dextran/MSNs)

丙烯酰化葡聚糖和含巰基的MSNs(MSN-SH)的制備參考前期工作[10]。

30 mg MSN-SH分散到10 mL姜黃素(2mg/mL)的乙醇-水溶液中，攪拌24h攪拌條件下，滴加5 mL含30 mg丙烯酰化葡聚糖的水溶液，室溫下攪拌反應24 h。離心分離，沉淀用去離子水洗滌，反復操作3次，除去未接枝的葡聚糖和表面吸附的姜黃素，真空冷凍干燥，得到Dextran/MSNs/Cur納米載體。

1.3 姜黃素體外釋放

稱取已干燥的Dextran/MSNs/Cur納米載體于透析袋中，放入10mL 、37℃的PBS(pH值=7.4)緩沖溶液中，在設定的時間換取同溫同體積的溶液，取出的溶液用熒光分光光度計在波長530nm測定吸收光密度，并根據標準曲線計算其累積釋放量。

2 結果與討論

2.1 葡聚糖的修飾納米粒子的表征

圖1是可溶性葡聚糖和丙烯酰化葡聚糖的紅外圖譜。從圖中可以看到丙烯酰化葡聚糖在1724cm-1出現明顯的C=O伸縮振動峰，而在1639cm-1有C=C雙鍵的伸縮振動峰，證明了可溶性葡聚糖被丙烯酰化成功。通過介孔硅納米粒子表面的巰基與改性葡聚糖中的雙鍵之間的"點擊化學"反應，葡聚糖可以通過共價鍵偶聯到介孔硅納米粒子表面，圖1顯示，在Dextran/MSNs紅外圖譜中，保留了改性葡聚糖中的羰基振動吸收峰，而雙鍵的振動吸收峰卻消失，這說明葡聚糖通過共價鍵成功的偶聯到納米粒子表面。

圖1 葡聚糖、丙烯酰化葡聚糖和Dextran/MSNs的紅外圖譜

圖2為Dextran/MSNs的TEM照片，從圖2可以看出，通過溶膠-凝膠法得到的介孔硅粒徑分散均勻，約100 nm左右。介孔硅表面接枝葡聚糖后，表面形成明顯的聚合物殼層，在納米粒子表面的介孔結構已經模糊不清。納米載體的殼，猶如一個"門控系統"，在沒有達到病灶部位前，使藥物能夠穩定的包覆在載體中；當進入到病灶部位后，在葡聚糖酶的作用下，分解掉載體表面的葡聚糖，釋放出負載的藥物，因此這種核-殼結構的傳輸載體有利于構建靶向藥物遞送系統。

圖2 Dextran/MSNs透射電鏡照片

2.2 納米載體對姜黃素的負載和釋放

圖3 β-葡聚糖酶對姜黃素在納米載體中

姜黃素為疏水性藥物，通過與介孔硅的納米孔道作用，可以吸附到孔道中，通過紫外檢測，負載量可以到到26 mg/g，具有相對較高的負載量。圖3是載藥納米粒子在37℃的PBS緩沖溶液中姜黃素累積釋放曲線。從圖中可以明顯看到，在沒有β-葡聚糖酶時，姜黃素的釋放速度很慢，在累積釋放時間達到25h時，總釋放量才達到37%左右；而加入β-葡聚糖酶后(0.30 U/mL)，姜黃素的釋放速度明顯加快，在前5h，釋放量已經達到50%，而在累積釋放時間達到25h時，總釋放量才達到70%左右，這說明介孔硅表面修飾的葡聚糖分子，在β-葡聚糖酶的作用下，快速分解，從納米粒子表面解離，使藥物分子從從孔道中釋放快速出來。

3 結論

在本工作中，通過丙烯酰化的葡聚糖修飾介孔硅納米粒子表面，得到了水分散性良好、粒徑均一的納米載體，通過對疏水性藥物姜黃素的負載和體外釋放發現，在β-葡聚糖酶的作用下，納米載體對負載的藥物具有良好的控釋能力。