張文強,黃岳山華南理工大學生物科學與工程學院,廣州510006摘要用三偏磷酸鈉STMP對透明質(zhì)酸HA進行交聯(lián),制備出HA2STMP凝膠薄膜,研究了不同交聯(lián)程度HA2STMP薄膜的吸水保水性能和體外降解性能。研究結(jié)果表明,實驗中控制STMP與HA的結(jié)構(gòu)單元比在1/5以上都可以得到成膜性能良好的交聯(lián)薄膜HA2STMP交聯(lián)薄膜可以吸附自身質(zhì)量710倍的水分,且隨著交聯(lián)程度的提高,薄膜的吸水能力下降,保水性能提高交聯(lián)改性能改善HA的耐降解性能,使高聚物在體內(nèi)的存留時間延長,且耐降解性能隨交聯(lián)程度的增加而提高。關(guān)鍵詞交聯(lián)透明質(zhì)酸薄膜吸水保水降解STUDYONPREPARATIONOFCROSS2LINKEDHYALURONANHYDROGELFILMSANDTHEIRPROPERTIESZHANGWENQIANG,HUANGYUESHANCOLLEGEOFBIOLOGICALSCIENCEANDENGINEERING,SOUTHCHINAUNIVERSITYOFTECHNOLOGY,GUANGZHOU510006HYALURONANHAISCROSS2LINKEDWITHTRISODIUMTRIMETAPHOSPHATESTMPASWELLASDIFFERENTCROSS2ABSTRACTLINKEDDENSITYHA2STMPHYDROGELFILMSAREPREPAREDANDTHEIRWATERUPTAKEANDRETENTIONABILITYANDDEGRADATIONPROPERTYIN2VITROARESTUDIEDRESULTSINDICATETHATHA2STMPHYDROGELFILMSHAVEGOODSHAPEWITHMORERATIOOFSTRUCTURALCELLOFHYALURONANANDTRISODIUMTRIMETAPHOSPHATETHAN1/5HA2STMPHYDROGELFILMSCANADSORB710TIMESWEIGHTWATERTHANTHEMSELVES,ANDIFTHEIRCROSS2LINKEDDENSITYISRAISED,THEIRWATERUPTAKEANDRETENTIONABILITYISINCREASEDCROSS2LINKCANIMPROVEDEGRADATION2RESISTABILITYOFHA,PROLONGTIMEOFPOLYMERINVIVO,ANDIFTHEIRCROSS2LINKEDDENSITYISRAISED,THEIRDEGRADATION2RESISTABILITYISINCREASEDCROSS2LINKEDHYALURONAN,FILM,WATERUPTAKEANDRETENTION,DEGRADATIONKEYWORDS和體外降解性能24。引言透明質(zhì)酸HYALURONAN,HA又名玻璃酸,是一種獨特的線性大分子酸性粘多糖,由葡萄糖醛酸和N2乙酰氨基葡萄糖的雙糖單位反復(fù)交替連接而成,廣泛分布于動物和人體結(jié)締組織細胞外基質(zhì)中,在眼玻璃體、臍帶、皮膚、軟骨和滑液中含量較高。HA為白色、無定形粉末,有吸濕性,不溶于有機溶劑,易溶于水,具有良好的保濕性、潤滑性、粘彈性、非免疫原性和生物相容性,是一種用途廣泛的高分子材料,在臨床上被廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)疾病、眼科手術(shù)、預(yù)防術(shù)后粘連、治療燙傷以及作為藥物載體和助劑等1,2。HA具有諸多優(yōu)點,但其穩(wěn)定性稍差,對強酸、強堿、熱、自由基及透明質(zhì)酸酶HASE敏感,容易發(fā)生降解,使其應(yīng)用受到限制。常將HA進行適當交聯(lián),使其分子鏈增長,平均分子量增大,在體內(nèi)降解時間也明顯延長。同時,交聯(lián)的HA凝膠水溶性相對減弱,粘彈性和力學強度增強,為材料加工帶來便利。本實驗采用三偏磷酸鈉STMP對透明質(zhì)酸HA進行交聯(lián),制備HA2STMP凝膠薄膜,并研究了其吸水保水性能0實驗111材料透明質(zhì)酸HA,生化試劑,山東東辰生物工程股份有限公司三偏磷酸鈉STMP,生化試劑,ALFAAESARHA酶HASE,生化試劑,ALFAAESAR氯化鈉,分析純,天津市福晨化學試劑廠氫氧化鈉,分析純,天津市大茂化學試劑廠無水乙醇,分析純,安徽安特生物化學有限公司。12方法121透明質(zhì)酸的提純以02MOL/L的NACL溶液為溶劑,加入HA配成1MG/ML的HA溶液。待HA完全溶解后,滴加其3倍體積的無水乙醇,同時不斷攪拌,使HA沉淀,靜置,棄去上清液,繼續(xù)滴加無水乙醇,如此反復(fù)3次。最后收集沉淀,真空干燥。HA2STMP薄膜的制備122以02MOL/L的NACL溶液為溶劑,加入提純后的HA,再按一定質(zhì)量比HA/STMP加入STMP,置于三頸瓶中攪拌均勻。調(diào)節(jié)體系PH為10,于50快速攪拌12H,將所得3廣東省科技計劃項目2007B030502014張文強男,1985年生,碩士生,主要從事生物材料研究TEL020239380608E2MAILYYWENZI23163COM材料導(dǎo)報研究篇2010年1月下第24卷第1期92混合液用NACL溶液進行滲析,接著用二次蒸餾水滲析,提純后將溶液傾入聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中,室溫成膜,再根據(jù)需要真空干燥。123吸水保水性能測試通過質(zhì)量的變化評價薄膜的吸水能力。先配置PH值為表1不同STMP/HA比率下的薄膜形態(tài)TABLE1VARIATIONOFFILMSHAPEFORDIFFERENTRATESSTMP/HA結(jié)構(gòu)單元薄膜形態(tài)HA2STMP成膜形態(tài)較差,起膜時造成破裂成膜形態(tài)較差,起膜時造成破裂成膜形態(tài)一般,起膜時造成破裂成膜形態(tài)較好,起膜時膜軟易變形成膜形態(tài)較好,起膜時較容易成膜形態(tài)較好,起膜時較容易HA2STMP11/5074的PBS緩沖溶液0019MOL/LKH2PO40081MOL/LNA2HPO4。稱取一定質(zhì)量W0完全干燥的薄膜,大小為1CM2CM,將此薄膜浸入盛有20MLPBS的稱量瓶中,于37恒溫。每隔一段時間,從溶液中取出薄膜,用2片濾紙小心吸去表面的介質(zhì)后,稱重WT。薄膜的吸水能力計算公式為吸水能力G/GWTW0/W0同上制備1CM2CM干燥薄膜,稱重W0,于37浸入PBS中24H,稱重WC。此后將其從PBS中移出,放置在2層濾紙中吸去過多的水分,每隔一段時間,稱量薄膜質(zhì)量WT。薄膜的保水率計算公式為保水率WTW0/WCW0100124特性粘數(shù)的測定采用UBBELOHDE粘度計毛細管直徑05MM測定HA及HA2STMP溶液的特性粘數(shù)ML/G。25時,各溶液于室溫下磁力攪拌2H,并分別測定空白溶液和樣品液的HA2STMP21/20HA2STMP31/10HA2STMP41/5HA2STMP51/3HA2STMP61/2流出時間T0及TI。根據(jù)以下公式計算樣品液的特性粘數(shù)相對粘度RITI/T0增比粘度SPIRI1特性粘數(shù)5。2SPILNRI05/CI125體外降解配置PH值為74的PBS緩沖溶液,再以該緩沖液為溶劑配制HA酶HASE濃度為25U/ML的酶溶液。取緩沖溶液和酶溶液各50ML,加入一定質(zhì)量干燥的HA和HA2STMP交聯(lián)產(chǎn)物,磁力攪拌2H,充分溶解,再置于37恒溫箱、100R/MIN的搖床中進行降解。于預(yù)定時間取2ML降解液,測量降解液的特性粘數(shù)。圖1FIG1HA和HA2STMP的紅外譜圖FT2IROFHAANDHA2STMP結(jié)果與討論HA2STMP交聯(lián)薄膜的制備交聯(lián)劑STMP的用量對交聯(lián)薄膜的成膜性能具有很大221HA2STMP交聯(lián)薄膜的吸水保水性能分別對HA2STMP4、HA2STMP5和HA2STMP6薄膜在PBS溶液中的吸水性能進行測試,得到吸水量G/G隨時間變化的曲線,如圖2所示。圖2表明HA交聯(lián)薄膜仍具有一定的吸水能力。HA2STMP4膜3D后能吸附自身質(zhì)量10倍的水分,后一階段此膜的吸水量下降,可能是由于交聯(lián)程度低,膜溶解或降解的速率大于吸收水的速率,從而造成總量減少。HA2STMP5和HA2STMP6薄膜的吸水分別在35D和45D后基本達到平衡,其質(zhì)量為干燥薄膜質(zhì)量的9倍和7倍。從整體上看,隨著交聯(lián)程度的提高,薄膜的吸水能力下降,溶解性降低,這與HA同其它材料交聯(lián)后吸水能力下降的性質(zhì)相似。23影響,如果STMP含量過少,將不能得到形態(tài)完好的交聯(lián)薄膜。實驗中控制STMP與HA的結(jié)構(gòu)單元比在1/5以上都可以得到成膜性能良好的交聯(lián)薄膜,具體實驗結(jié)果如表1所示。HA2STMP交聯(lián)薄膜的結(jié)構(gòu)分析圖1為HA和HA2STMP的紅外譜圖。由圖1可知,HA2STMP在1120CM1處有新的強吸收峰生成,是PO鍵的伸縮振動吸收峰,證明發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)760CM1處的吸收峰是STMP分子的O2P2O參與交聯(lián)反應(yīng)后產(chǎn)物中殘留的STMP的分解產(chǎn)物中P2O2P的吸收峰6。22交聯(lián)透明質(zhì)酸凝膠薄膜的制備及性能研究/張文強等93交聯(lián)程度越大,薄膜的吸水能力越低。原因可能是1HA分子中存在大量的2COOH及2OH基團,使其具有較高的親水性能,經(jīng)STMP化學修飾后HA分子中2COOH占的比例減少,降低了產(chǎn)物的親水能力2在相同條件下,增加交聯(lián)劑用量,分子鏈之間的交聯(lián)度增加,從而使溶脹比減小,吸水能力下降5。的耐降解性能,且耐降解性能隨交聯(lián)程度的增加而提高。同樣,表3為HA2酶解液和HA2STMP2酶解液不同降解時間的值,可得出相同的結(jié)論。表2PBS緩沖溶液中降解的值TABLE2DEGRADATIONINPBSSOLUTION0D1D3D5D7D10D15D30DHAHA2STMP1HA2STMP2HA2STMP3HA2STMP4HA2STMP51209175520192371279629101049154317012049249826296291146136816791897215234183610191309144317092626828581119122413872205896918969971088215414520619758908210308391441496629HA2STMP6300127502177174414091127959758表3酶溶液中降解的值TABLE3DEGRADATIONINPBSSOLUTIONWITHHASE0D1D3D5D7D10D15D30D圖2HA2STMP薄膜吸水量隨時間變化的曲線FIG2WATERUPTAKECAPABILITYOFHA2STMPVSTIMEHAHA2STMP1HA2STMP2HA2STMP3HA2STMP4HA2STMP51213174920202369279029108991420159119492362245943279688012351640175225158660788910751190232462508660824919225319420496540639218234240289316368211228230231230238HA2STMP4、HA2STMP5和HA2STMP6薄膜的保水率隨時間變化的曲線如圖3所示。從圖3中可看出,HA2STMP4、HA2STMP5和HA2STMP6薄膜的含水量在5D后分別為初始含水量的63、70和74,且交聯(lián)程度越高,保水性能越好。原因可能是低交聯(lián)薄膜易發(fā)生降解,造成水分子流失,交聯(lián)度越高,交聯(lián)高聚物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越牢固,越不容易降解,更能鎖住水分子79。HA2STMP630182570185013001051792489253研究高聚物體外降解性能的方法有粘度法、咔唑法和失重法。咔唑法是通過檢測降解液中葡糖醛酸含量來分析HA在降解液中的降解情況。失重法則通過測量凝膠薄膜或聚合物體系的質(zhì)量變化來研究其降解情況。粘度法是一種歷史悠久的研究HA降解的方法,雖然精度較差,所給出的數(shù)據(jù)并不能如實反映HA單元在降解液中的殘留量,也不能反映降解產(chǎn)生的氨基葡糖的含量,但其具有操作簡便、成本低廉、所需試劑簡單等優(yōu)點。本實驗研究了HA2STMP交聯(lián)物在PH值為74的緩沖溶液和酶解液中的降解情況,可為HA2STMP交聯(lián)物的進一步應(yīng)用研究提供一定的實驗依據(jù)511。結(jié)論1控制STMP與HA的結(jié)構(gòu)單元比在1/5以上可以制備成膜性能良好的HA2STMP交聯(lián)薄膜2HA2STMP交聯(lián)薄膜仍具有一定的吸水能力,且隨交聯(lián)程度的提高,薄膜的吸水能力下降,保水性能提高3制備的HA2STMP交聯(lián)薄膜具有良好的耐降解性能,且耐降解性能隨交聯(lián)程度的增加而提高。3圖3HA2STMP薄膜保水率隨時間變化的曲線FIG3WATERCONTAINCAPABILITYOFHA2STMPVSTIMEHA2STMP交聯(lián)薄膜的降解表2和表3分別為HA和HA2STMP在緩沖溶液和酶溶液中降解特定時間測量的值ML/G。從表2中可看出,在HA2緩沖溶液中,初始值為1209ML/G,而在HA2STMP2緩沖溶液中,隨交聯(lián)劑STMP用量的增加,溶液初始值也增大,證明發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng),且隨著交聯(lián)劑STMP用量的增加,交聯(lián)度提高HA2緩沖溶液值下降很快,3D后已下降了約50,7D后下降為262ML/G,在相同降解時間內(nèi),HA2STMP2緩沖溶液值有明顯提高,且HA2STMP6HA2STMP5HA2STMP4HA2STMP3HA2STMP2HA2STMP1HA,證明STMP交聯(lián)HA反應(yīng)能提高HA24參考文獻ZHANGWEI張偉,YANCUIE閆翠娥HYALURONICACIDANDITSDERIVATIVESASDRUGCARRIERS透明質(zhì)酸及其衍生物藥物載體JPROGRESSINCHEMISTRY化學進展,2006,18121684下轉(zhuǎn)第99頁1以廢棄聚苯乙烯泡沫板為原料制備聚苯乙烯空心微球/魏斌等99VOLATILEORGANICCOMPOUNDSFROMSOLIDWASTEDISPOSALSITESANDIMPORTANCEOFHEATMANAGEMENTJWASTEMANAGERES,2008,2665347WANGHQ,WEIP,CAOF,ETALPREPARATIONOFP2NITRO2BENZOICACIDFROMWASTEPOLYSTYRENEBYMICROWAVEREACTORJJNANJINGUNIVTECHNNATURALSCIENCEEDITION,2008,304448BEINBRECHG,HILLMANNREPSINROADCONSTRUCTIONCURRENTSITUATIONINGERMANYJGEOTEXTGEOMEMB,1997,151399NIUJF,LIH,YANGZX,ETALRESEARCHONOXIDATIVEDEG2RADATIONOFTHEWASTEPOLYSTYRENEPLASTICSJJZHEJIANGUNIVSCITECHN,2008,2013210NOGUCHIT,INAGAKIY,MIYASHITAM,ETALRECYCLINGPOLY2STYRENEBYLEMONENEJPACKAGINGTECHNSCI,1998,1112911XIONGXH,ZHOUYH,CHENFLREUSEANDRECOVERYOFWASTEEXPANDEDPOLYSTYRENEJJGUANGDONGUNIVTECHN,2004,2132212INAGAKIY,KIUCHISCONVERTINGWASTEPOLYSTYRENEINTOAPOLYMERFLOCCULANTFORWASTEWATERTREATMENTJJMATERCYCLESWASTEMANAGE,2001,31413GARCAMT,DUQUEG,GRACIAI,ETALRECYCLINGEXTRUDEDPOLYSTYRENEBYDISSOLUTIONWITHSUITABLESOLVENTSJJMA2TERCYCLESWASTEMANAGE,2009,11214LILACWD,LEESKINETICSANDMECHANISMSOFSTYRENEMO2NOMERRECOVERYFROMWASTEPOLYSTYRENEBYSUPERCRITICALWA2TERPARTIALOXIDATIONJADVENVIRONRES,2001,61915FARAVELLIT,PINCIROLIM,PISANOF,ETALTHERMALDEGRADA2TIONOFPOLYSTYRENEJJANALAPPLPYROL,2001,60110316KARADUMANA,SIMSEKEH,CICEKB,ETALFLASHPYROLYSISOFPOLYSTYRENEWASTESINAFREE2FALLREACTORUNDERVACUUMJJANALAPPLPYROL,2001,60217917DONGAG,WANGYJ,WANGDJ,ETALFABRICATIONOFHOL2LOWZEOLITEMICROCAPSULESWITHTAILOREDSHAPESANDFUNCTIO2NALIZEDINTERIORSJMICROPMESOPMATER,2003,646918BAODC,ZHENGJH,ZHAOYJ,ETALPREPARATIONOFMONO2DISPERSEDHOLLOWPOLYSTYRENEMICROSPHERESJJFUNCTMA2TER,2006,378128919TSUJIR,OGUSHIYFABRICATIONOFPOLYSTYRENEHOLLOWPELLETWITHHIGHZMICROPARTICLESONINNERSURFACEFORMEASUREMENTOFTEMPERATUREANDDENSITYINICFPLASMAJFUSIONENGDES,1997,3423581120LIANGZW,HAOGJ,SHENXY,ETALTHEPREPARATIONOFPOLYMERMICROPARTICLESWITHHOLLOWSTRUCTUREJPOLYMBULL,2003,53621ZHANGL,YOUD,GAODZ,ETALFABRICATIONOFDEUTERATEDSOLIDICFTARGETJHIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMS,1999,11560622ZHANGL,TUHY,ZHOUL,ETALDEVELOPMENTOFPOLYSTY2RENEHOLLOWMICROBALLOONSFORINERTIALCONFINEMENTFUSIONTARGETSJATOMICENERGYSCITECHN,1996,301223ZHANGL,CUIBS,ZHOUL,ETALTHEFABRICATIONOFHOLLOWPLASTICMICROSPHERESBYMICROENCAPSULATIONMETHODJHIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMS,1995,7115124LIUZT,LVZF,CHENYZRECENTPROGRESSANDAPPLICA2TIONOFSOLVENTEVAPORATIONMETHODINTHEPREPARATIONOFMI2CROSPHERESJJGUANGDONGCOLLEGEPHARM,2007,235597責任編輯王炎上接第93頁7CHENJINGHUA陳景華,CHENJINGTAO陳靜濤,XUZHENG徐政,ETALBIOLOGICALDEGRADATIONCHARACTERISTICSOFHYALURONICACIDDERIVATIVEMODIFIEDBYPOLYETHYLENEGLYCOL聚乙二醇制備的透明質(zhì)酸衍生物的生物降解性JCHINESEJBIOCHEMPHARMACEUT中國生化藥物雜志,2007,282988CHENLIANXI陳連喜,XIONGKANG熊康,FUJIE傅杰,ETALSTUDYONPREPARATIONANDPROPERTIESOFPOLYSEBACICAN2HYDRIDE/POLYLACTIDEBLENDFILM聚癸二酸酐/聚乳酸共混薄膜的制備和降解性能JJWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLO2GY武漢理工大學學報,2004,267499LIUHAIFENG劉海峰,YINYUJI尹玉姬,MAOJINSHU毛津淑,ETALSTUDYONPREPARATIONOFCHITOSAN2GELATIN2HYALURO2NICACIDMEMBRANESANDTHEIRPROPERTIES殼聚糖2明膠2透明質(zhì)酸薄膜的制備及其性能的研究JCHINESEJBIOMEDENG中國生物醫(yī)學工程學報,2005,24327110TAYE,OLVERJINTRAORBITALHYALURONICACIDFO