论文部分内容阅读
γ-聚谷氨酸(γ-PGA)具有良好的生物相容性和生物可降解性,在体内可被降解为谷氨酸,对身体完全无毒,是非常好的药用高分子材料。聚谷氨酸与超顺磁性Fe3O4纳米颗粒结合可以得到具有靶向性的γ-聚谷氨酸/Fe3O4纳米复合材料,是集缓释、控释、靶向等特点为一身的非常有应用前景的药物载体。
本文主要开展了聚谷氨酸/Fe3O4纳米复合材料的制备和表征研究,内容包括以下几个方面:
首先,采用化学共沉淀法制备了粒径为9.7±2.0 nm,粒径分布较窄的超顺磁性Fe3O4纳米颗粒。在制备过程中加入PEG,在Fe3O4纳米颗粒表面形成了一层包覆膜。PEG可以稳定吸附在Fe3O4纳米颗粒表面,其空间位阻作用降低了表面能,从而形成了稳定的水基磁流体。
将上述PEG包覆的磁流体加入γ-聚谷氨酸溶液中,通过改变体系的pH及γ-聚谷氨酸分子量合成了不同包覆结构的γ-聚谷氨酸/Fe3O4纳米复合材料,并探讨了其形成机理。(a)合成了“核-壳”结构和复合结构两种不同包覆结构的γ-聚谷氨酸/Fe3O4纳米复合微球。在酸性条件下,Fe3O4纳米颗粒表面的羟基与聚谷氨酸羧基进行酯化反应形成共价键,所以包覆比较紧密,形成“核-壳”结构;而在碱性条件下则为弱的氢键作用或范德华力,其包覆比较疏松,形成复合结构。(b)反应体系的pH对微球磁性能也有影响。经磁性分析(AGM)表明,pH在1~2时,合成的颗粒比饱和磁化强度很小,为3.47 emu/g。当pH4~5和12~13时合成的微球比饱和磁化强度比较高,分别为54.2 emu/g,69.4 emu/g。(c)γ-PGA分子量大小影响磁性微球大小。经透射电镜(TEM)分析,Fe3O4纳米颗粒分别与高、低分子量的γ-聚谷氨酸反应,得到了粒径在200~300 nm和100 nm左右的磁性微球。(d)合成了新型、pH响应的智能型磁性网状水凝胶和磁性微球水凝胶。磁性网状水凝胶具有三维网状结构,而磁性微球水凝胶微球其表面是交联的片层结构。
γ-PGA的电离程度影响其二级结构的转变。应用傅立叶红外光谱法定量研究了pH对γ-PGA及聚γ-PGA/Fe3O4纳米复合微球二级结构的影响,结合傅立叶去卷积技术和二级导数法对原始谱带进行拟合计算了二级结构百分含量。研究发现,γ-PGA及γ-PGA磁性纳米复合微球的二级结构随pH变化趋势相同。聚谷氨酸磁性纳米微球的β-转角和β-折叠含量比较大,达65%以上,而α-螺旋与无舰卷曲的含量很小,并且随着pH的增大,β-折叠含量减少,而β-转角的含量增加。
最后在上述二级结构研究基础上,分析了pH对γ-聚谷氨酸磁性复合微球在水溶液里的稳定性及分散性的影响。pH变化引起γ-PGA的构象变化,即γ-PGA的二级结构转变与γ-聚谷氨酸磁性复合微球在水溶液罩的稳定性及分散性密切相关。用zeta电位仪和粒度分析仪考察了磁性微球在不同pH水溶液里稳定性及聚集行为。结果表明,当210时,zeta电位及粒径反而增加。从而推测,聚谷氨酸磁性纳米微球的静电排斥力和微球表面的y-PGA的构象变化是导致该现象的原因。