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近十年来,高分子纳米粒子由于其在多种领域的良好应用前景,吸引了越来越多研究者的兴趣,有关纳米粒子合成新方法的研究也成为纳米材料研究中的一个热点。乳液聚合是制备纳米粒子的传统方法,但该方法存在着一些局限性,比如除去多余的表面活性剂、纯化产物粒子的过程较为复杂,还提高了生产成本。近几年,通过自组装机理来制备纳米粒子逐渐成为一种有效的新手段。传统的自组装一般是通过两亲性嵌段共聚物的自组装来实现的,为了克服传统自组装方法操作复杂、固含量较低(<5g/L),纳米粒子不太稳定的缺点,国内外科研工作者发展了诸多卓有成效的新方法。比如:Wooley等人通过双嵌段聚合物的自组装作用和随后的对“壳”的交联合成了稳定的核-壳结构的纳米粒子。目前对于自组装制备纳米粒子的研究多集中于合成高分子的自组装,而以天然高分子如多糖、蛋白质等为原料制备纳米粒子的研究尚不多见。多糖作为一种来源广泛的天然高分子,具有独特的物理化学性质和良好的生物相容性,使得多糖基纳米粒子在许多领域尤其是生物、环保领域具有良好的应用前景。然而,关于从多糖出发制备纳米粒子的研究,只有为数不多的工作见诸报道。如江明等合成了一种以羟乙基纤维素为基体的纳米粒子,该粒子具有PH敏感性,其结构随着PH的变化从核-壳结构转变为空心球结构。此外,胡勇等通过模板聚合合成了壳聚糖—聚丙烯酸纳米粒子。这种方法的独特优点是纳米粒子完全由水溶性聚合物合成,不引入任何的有机试剂和表面活性剂。但在该方法中,纳米粒子形成的驱动力来自于聚丙烯酸中的羧基和壳聚糖中的氨基间的静电作用,这就限制了将该方法推广到其他非离子型的多糖体系。
在本论文中,我们从葡聚糖出发,提出一种简便的合成葡聚糖基纳米粒子的新方法 —— 一步合成法。该方法具有以下特点:1)合成过程一步完成,同时具有较高的固含量(约40mg/ml)。2)合成环境在水溶液中进行,无需任何有机溶剂和表面活性剂。3)产物具有稳定的纳米尺度和明显的PH敏感性,同时葡聚糖-聚丙烯酸纳米粒子中含有羧基,可以负载阳离子物质,为此我们选择了一种阳离子亲水性药物diminazene aceturate(DA)来考察葡聚糖-聚丙烯酸纳米粒子的载药性能。
因此,本论文主要包含了以下研究工作:
(1)首次从葡聚糖的水溶液出发,以葡聚糖和丙烯酸单体为主要原料,在较高的固含量(约40mg/ml)下一步法合成了葡聚糖基纳米粒子。通过加入双官能团单体亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联PAA支链从而达到固定这种球状结构的目的。通过FT-IR、DLS、TGA、AFM和SEM 等手段证实了产物的组成、球状纳米结构和该结构的稳定性。
(2)、通过改变试剂的投料比,研究了投料比对产物粒子的粒径、表面电位和载药能力的影响。为控制纳米粒子的粒径、探索最佳的合成配方提供了依据。
(3)、将产物粒子溶于不同PH值的缓冲溶液中,通过DLS和Zeta电位来研究纳米粒子的PH响应能力。研究结果显示,该产物粒子具有明显的PH敏感性。这拓宽了该粒子的潜在应用前景
(4)、选择diminazene aceturate(DA)做为模拟药物,来研究产物粒子对阳离子药物的负载能力。从实验数据上看,该纳米粒子对DA这种水溶性阳离子药物具有较好的负载能力,同时由于水溶性药物本身相比疏水性药物更易存在负载率低、易渗漏等难点,相关研究并不多见,本论文所做的水溶性阳离子药物负载的初步尝试,对于考察该体系纳米粒子在负载阳离子药物方面的应用,探索该纳米粒子的潜在的应用领域具有一定意义。
(5)、本章提出了利用预先制备的高分子纳米粒子为模板,原位合成磁性纳米粒子的设计思路,并对产物纳米粒子的形貌结构和组成做了初步的分析研究。从初步的测试结果看来,该方法具有可行性。