魔芋葡甘聚糖药物载体的结构与性能
材料的结构特征及性能关系，通过复配方法制成KGM/CMC-Na、KGM/SAA、KGM/CMC-Na/SAA药物载体，进行孔隙率、电镜表征等方面的分析，并采用红外光谱分析其稳定性。试验结果：KGM/SAA、KGM/CMC-Na的复配能够起到协同增效的作用；KGM/SAA比KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na更为稳定；KGM/sAA药物载体的孔隙率较高，为73.00%；KGM/SAA药物载体的粒径大约为0.31～0.38mm，大小分布较为均匀。结果表明KGM/CMC-Na、KGM/SAA、KGM/CMC-Na/SAA中KGM/SAA最适宜作为药物载体。
关键词：魔芋葡甘聚糖；黏度；红外光谱；扫描电镜
中图分类号：0 647.32 文献标识码：A 文章编号：1008-0384（2017）03-282-05
载体的应用可以在很大程度上减少药物的降解、损失，延长药物作用时间，同时能够去除药物异味，降低药物所具有的毒副作用，提高药物的生物利用率。因此，近年来对药物载体的研究越来越受到药界的重视。
魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）在碱性环境下，能够形成不可逆凝胶。但是，由于KGM的分子量大，在水溶液中溶解度比较低，且溶胀时间比较长，所形成的水凝胶稳定性差，限制了其作为药物载体的应用。研究表明，多数材料在经过物理的复配之后，能够发挥出几种基础材料的复合性能，形成具有优良特性的综合型功能材料，在强度、稳定性等方面都會优于单一的组分，因此，在一定条件下，将KGM和一些材料进行共混复配，不仅能够发挥材料问的协同增效作用，而且能提高其强度和稳定性，扩大应用范围。
本研究制备了KGM/CMC-Na、KGM/SAA、KGM/CMC-Na/SAA 3种复合材料，对这3种材料进行黏度、红外光谱、孔隙率、电镜表征等测定，分析KGM作为药物载体材料的结构特征及性能关系。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1主要材料 魔芋葡甘聚糖，85%，成都协力魔芋种植加工园有限公司；海藻酸钠，CP，国药集团化学试剂有限公司；羧甲基纤维素钠，CP，国药集团化学试剂有限公司；无水氯化钙，AR，国药集团化学试剂有限公司。
1.1.2仪器设备 数字式黏度计，NDJ-5S，上海方瑞仪器有限公司；数显转速电动搅拌机，JB200-S，上海标本模型厂；数显恒温水浴锅，HH-2，江阴市保利科研器械有限公司；电子天平，PL40C，梅特勒一托利多仪器有限公司；傅立叶红外光谱仪，Nicolet 360，美国；超高分辨率场发射扫描电子显微镜，Nova Nanosem230，FEI香港有限公司。
1.2试验方法
1.2.1药物载体材料的配制 在恒温水浴锅60℃下，取KGM 0.25 g、SAA 0.25 g，边搅拌边加入到100 mL的超纯水中，持续搅拌1 h，让其充分溶胀。即获得KGM/SAA复配物。
在恒温水浴锅60℃下，取KGM 0.25 g、CMC-Na 0.25 g，边搅拌边加入到100 mL的超纯水中，持续搅拌1 h，让其充分溶胀。即获得KGM/CMC-Na复配物。
在恒温水浴锅60℃下，取KGM 0.2 5g、SAA0.25 g、CMC-Na 0.25 g，边搅拌边加入到100mL的超纯水中，持续搅拌1 h，让其充分溶胀。即获得KGM/SAA/CMONa复配物。
1.2.2药物载体的制备 配制10%的CaCl2溶液100 mL，用50 mL注射器抽取复配物溶液，换用4.5号针头，夹人到电动推柱的固定槽中，以每秒1滴的滴加速度，滴人到CaCl2溶液中，CaCl2溶液置于60℃恒温中，持续搅拌，待复配物溶液完全注射完毕，继续搅拌0.5 h。用滤纸析出药物载体，用超纯水清洗药物载体3次，风干备用。
1.2.3黏度的测定 将配制好的KGM/sAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na溶液分别进行黏度的测定。测定中，使用2号转子，水浴锅的水温保持在25℃，转速使用自动模式。
1.2.4药物载体孔隙率的测定 将20mL空烧杯放置在天平上，去皮，再将挑选好的无瑕疵的i00颗药物载体放人烧杯后称量，得到100颗药物载体的重量；再将装有药物载体的烧杯放人到冷冻干燥机中干燥12 h，取出称取重量。
孔隙率/%=[m（100颗药物载体）-m（干燥后i00药物载体）]/m（100颗药物载体）×100%。测量5组，取平均值。
1.2.5药物载体的电子显微镜表征 在电子显微镜下，对药物载体的外观、形态、内部结构进行表征。
1.2.6药物载体的傅立叶红外光谱分析 将制好后的药物载体放人冷冻干燥机中12h，取出。取干燥后药物载体样品1 mg、溴化钾100 mg，在玛瑙乳钵中研磨均匀，至300目。用压模机将粉末压制成直径10 mm的锭片，迅速放人Nicolet 360傅立叶红外光谱仪中测试，设置光谱波长范围4 000～400 cm-1，分辨率为4 cm-1，分别以透射法和反射法进行测定。用计算机检索测得的光谱图，与标准红外谱图进行比对，分析结果。
2结果与分析
2.1黏度
在25℃下，分别对配制好的KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na溶液进行黏度的测量，每种样品分别测量10组，结果如图1。
从图中可以看出，在25℃下，KGM/SAA的黏度最大。KGM的黏度为489.0 mPa·s。与KGM单体黏度对比发现，KGM/SAA、KGM/CMC-Na的黏度大于KGM，KGM/SAA/CMC-Na的黏度小于KGM，说明KGM/SAA、KGM/CMC-Na的复配可以充分发挥出协同增效的作用，KGM/SAA的协同增效作用比KGM/CMC-Na强，而KGM/SAA/CMC-Na却没有表现出协同增效作用，可能SAA与CMC-Na的同时加入阻碍了氢键的形成，使得系统的稳定性降低。
2.2傅立叶红外光谱分析
利用傅立叶红外光谱技术可以分析分子间所具有的氢键强度。根据简谐振子理论，红外吸收峰的频率或者波数变化越大则分子键相互作用就越强。
试验中，分别用透射法和反射法进行了4 000～400 cm-1区间的扫描，得到相应的光谱（图2、3）。从图2可以看出，KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC—Na在波数3 606～3 232cm-1区间光谱出现极强的吸收，但是在強度上并无太大差别，这可能是因为样品不适合使用透射法进行测定，出现部分区域红外光无法透过的情况；在波数3 232～1 627 cm-1区间，所指示的KGM/SAA的吸收峰面积最小，KGM/CMC-Na其次，KGM/SAA/CMC-Na最大，说明KGM/SAA的分子键强度在这个区域内较强；在波数1 627 cm-1存在较强的吸收峰，这个区域所指示的可能为乙酰基、半缩醛的C=0，表明3种复配物分子链上都有大量的乙酰基、半缩醛的C=0，且强度上相差不多；1 429 cm-1处的吸收峰是H-C-H的变形吸收峰，表明KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na都有少量H-C-H，强度较弱，且KGM/CMC-Na比KGM/SAA/CMC-Na来得稍强，而KGM/SAA此处强度并不明显；在波数1 079～1 000cm-1区间，KGM/CM（>-Na、KGM/SAA/CMC-Na出现较KGM/SAA稍强的次吸收峰，其中在1070 cm-1和1 006 cm-1处，是醇羟基的变角振动吸收峰。
图3显示，KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na在波数3 500～3 250 cm-1区间均存在较强的吸收峰，所指示区域的吸收是由于O-H伸缩振动引起的，吸收的强度由KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na依次减弱，这说明KGM/SAA的分子链上含有大量的O-H，分子键的强度比其他两种复配物大；在波数1 750～1 500 cm-1区间存在次吸收峰，这个区域所指示的为乙酰基、半缩醛的C=O基所处的位置，从光谱图上可以看出，吸收的强度由KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na依次减弱；在波数1 500～1 076cm-1区间有小幅度的波动，其1 424 cm-1、1 383 cm-1处的吸收峰是H—c_H的变形吸收峰，1 156 cm-1处的吸收峰是环上C-O的吸收峰，而在KGM/SAA、KGM/CMC-Na中较为明显，说明KGM/sAA、KGM/cMC-Na中存在少量H-C-H、环上C-O；在波数1 076～1 OOOcm-1区间，KGM/SAA、KGM/CMc_Na出现较为明显的小吸收峰，其中在1 076 cm-1和1 008cm-1处，是醇羟基的变角振动吸收峰。
因此，根据红外光谱的结果表明，分子键强度从大到小为KGM/SAA、KGM/CMc-Na、KGM/SAA/CMC-Na，说明KGM/SAA比KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMDNa更为稳定。
2.3药物载体的孔隙率
在制作药物载体的过程中，发现通过CaCl2溶液的方法无法将KGM/CMC-Na制成载体，KGM/CMC-Na会与CaCl2溶液相容，无法成型。因此，药物载体的孔隙率只对KGM/SAA与KGM/SAA/CMC-Na进行测定。以100颗药物载体为单位，进行十组的孔隙率测量，结果如图4。
结果表明，KGM/SAA药物载体的孔隙率较高，为73.00%，KGM/SAA/CMc-Na药物载体的孔隙率较低，为62.60%。说明KGM/SAA药物载体的强度较好，有更多空隙容纳水，且与水能够更好的结合，在冷冻干燥后，失重较多，从而得到更多的孔隙；KGM/SAA/CMDNa药物载体的强度较差，在冷冻干燥后，失重少，孔隙少。而KGM/CMC-Na无法成型，可能是KGM与CMDNa的亲水性太强，内部的分子键能无法与这种能量平衡，所以KGM/CMC-Na遇到CaCl2溶液直接溶解，具体原因有待进一步探究。
2.4药物载体的外观与电子显微镜表征
对药物载体进行外观的观察与电子显微镜的表征。结果如图5、6。
KGM/SAA药物载体的粒径经标尺测量大约为0.31～0.38 mm，大小分布较为均匀，KGM/SAA/CMC-Na药物载体的粒径大小大约为0.41～0.59 mm，大小分布较不均匀；肉眼观察2种药物载体，KGM/SAA药物载体表面较为圆整，KGM/SAA/CMC-Na的表面圆整程度较差，KGM/SAA药物载体较为透明，呈轻微的乳白色，KGM/SAA/CMC-Na成色较浑，色调偏黄。
通过电子显微镜观察两种药物载体的孔隙和表面。经观察，2种药物载体都出现了大量的无规则的大小不一的孔隙，且不均匀分布，KGM/SAA药物载体多出现较大的孔隙，KGM/SAA/CMC-Na药物载体多出现较小的孔隙；从表面上来看，KGM/SAA药物载体看起来较为光滑，富有光泽，且韧性较好，而KGM/SAA/CMC-Na看起来较为粗糙，韧性较差，易碎。
3讨论与结论
一些基础材料在经过复配之后，能够发挥协同作用，使其在强度、稳定性等方面优于单体材料。依据复配的原理，将KGM与其他材料进行复配，克服了KGM因为分子量大在水溶液中溶解度比较低、溶胀时间比较长、所形成的水凝胶稳定性差等问题，打破了KGM作为药物载体的应用瓶颈。
在KGM/CMC-Na、KGM/SAA、KGM/CMC-Na/SAA三种复配材料的性能差异比较中，KGM/SAA的黏度大于KGM/CMC-Na、KGM/CMC-Na/SAA，且只有KGM/SAA、KGM/CMc-Na的復配能够起到协同增效的作用，KGM/CMC-Na/SAA中可能存在某种分子力之间的相互取消，所以不仅无法达到协同增效的作用，作用力甚至比KGM单体弱；经过红外分析，发现KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na在几乎相同的波长位置都出现强度不同的吸收峰，吸收强度由大到小为KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na，所以KGM/SAA是其中最为稳定的复配物；且KGM/SAA药物载体的孔隙率较KGM/SAA/CMC-Na高，粒径大约为0.31～0.38mm，分布较KGM/SAA/CMC-Na稳定，而KGM/CMC-Na无法通过CaCl2溶液的方法制成载体，其原因仍需进一步研究；从电镜的表征来看，KGM/SAA药物载体多出现较大的孔隙，KGM/SAA/CMC-Na药物载体多出现较小的孔隙，KGM/SAA药物载体看起来较为光滑，富有光泽，且韧性较好，而KGM/SAA/CMC-Na看起来较为粗糙，韧性较差，易碎。这些都说明KGM/SAA的性能处于3个样品中最优的位置。因此，在探究KGM药物载体材料的性能过程中，KGM/SAA可能最适合作为药物载体。KGM/SAA的相关参数的研究，有着重要的意义。
本研究对KGM药物载体材料的性能进行探讨，结果表明：KGM/SAA的黏度大于KGM/CMC-Na、KGM/CMC-Na/SAA，且只有KGM/SAA、KGM/CMc_Na的复配能够起到协同增效的作用；经过红外分析，发现KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na在几乎相同的波长位置都出现强度不同的吸收峰，吸收强度由大到小为KGM/SAA、KGM/CMC-Na、KGM/SAA/CMC-Na，KGM/SAA是其中最为稳定的复配物；KGM/SAA药物载体的孔隙率较KGM/SAA/CMC-Na高，粒径大约为0.31～0.38 mm，分布较KGM/SAA/CMC-Na稳定；从电镜的表征来看，KGM/SAA药物载体多出现较大的孔隙，KGM/SAA/CMC-Na药物载体多出现较小的孔隙，KGM/SAA药物载体看起来较为光滑，富有光泽，且韧性较好，而KGM/SAA/CMC-Na看起来较为粗糙，韧性较差，易碎。因此，3个样品中，KGM/SAA最适合作为药物载体。
未来对KGM作为药物载体的控释研究任务依然巨大，具体应用还有待于进一步研究。
（责任编辑：黄爱萍）