改性药用蒙脱石载体的制备及表征

毛文英，张朔生，李巧玲

(1.山西中医学院，山西 太原 030024;2.中北大学 化学系，山西 太原 030051)

蒙脱石是一种天然的吸附性粘土矿物，其药用价值始载于唐代《本草纲目拾遗》［1］。近年来随着纳米技术的发展，蒙脱石作为载药释药介质而倍受重视［2］。根据所含可交换阳离子的种类和含量，蒙脱石可分为钙基蒙脱石和钠基蒙脱石［3］，后者较前者有更好的可塑性、膨润性、悬浮性、吸附性及离子交换性，而我国天然粘土90%是钙基蒙脱石。因此，开发利用蒙脱石作为药物释放载体，需要先将其提纯转型为钠基蒙脱石，再根据载药需要选用无毒可药用的阳离子大分子改善蒙脱石表面微环境。

本实验以分子中含有许多活性基团如羟基和氨基，具有良好的生物相容性、降解性及抗菌性等优点的壳聚糖季铵盐为蒙脱石表面改性剂，以期增大蒙脱石与药物接触面积，从而有利于提高对敏感药物大分子的运载能力。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

蒙脱石(MMT)，DK 系列;Na2CO3，分析纯;壳聚糖季铵盐(HACC)，医药级。

JB300-D-I 型机械搅拌器;SHB-III 型水循环真空抽滤机;202-00 型台式干燥箱;D/max-rA 型X 衍射仪;IR-8400S 红外光谱仪。

1.2 改性蒙脱土的实验原理

钠基蒙脱石具有较好的可塑性、膨润性、悬浮性、吸附性及离子交换性，但若是作为一种药物的缓/控释载体，钠基蒙脱石较高的层间库仑力都不利于其对药物分子的载入［4］。因此，为了改善蒙脱石与原料药的界面结合情况，需要对纯化、钠化后的蒙脱石进行有机化修饰改性。从有机物的反应特性看，能在水中电离或反映生成有机阳离子的均可作为蒙脱石的有机插层剂。壳聚糖季铵盐作为一种阳离子型高分子电解质，季铵根离子带正电荷而显示强阳离子性，不仅可以进入蒙脱石层间，使层间距增大，表面微环境发生变化，而且可能增加蒙脱石的抑菌、抗感染效果［5］。反应式如下:

1.3 实验方法

1.3.1 钠基化处理 称取一定量的钠基化试剂Na2CO3，加入到提纯过的悬浮液中，在80 ℃搅拌1 h，静置。抽滤，用去离子水洗涤沉淀至滤液中无钠化试剂所含阴离子，100 ℃烘干，研磨过筛。

1.3.2 有机化处理 分别称取钠基化前后的蒙脱土各10 g，加入到500 mL 的四口烧瓶中，加入300 mL 蒸馏水，缓慢搅拌，并加热。将一定量的壳聚糖季铵盐(HACC)加入到烧杯中，加入100 mL 蒸馏水，加热使之溶解，待水温升至40 ℃时，将此溶液加入到装有蒙脱土的四口烧瓶内，搅拌恒温一定时间，静置分层。除去澄清液体，得到白色絮状沉淀，再加水洗涤，抽滤数次，所得絮状白色沉淀，转移到烧杯中，真空烘干，研磨为粉末，过200 目筛，标记分装。

2 结果与讨论

2.1 蒙脱石和改性蒙脱石性能比较

钠化后的蒙脱石的吸蓝量和离子交换量都明显提高，蒙脱石的含量在90%以上，达到了药用级别。改性钠基蒙脱石阳离子交换容量明显优于改性钙基蒙脱石，说明钠基化有利于进一步增大蒙脱石层间距，见表1。

表1 蒙脱石和改性蒙脱石的性能比较Table 1 The performance comparison of montmorillonite and modified montmorillonite

2.2 XRD

由于药物和蒙脱石之间一般是通过插层作用、物理化学吸附作用和离子交换过程相互作用的，蒙脱石作为药物载体的过程本质上是一个离子交换的过程［6］。蒙脱石的XRD 谱图在2.5 ～10°范围内出现的衍射峰为d(001)晶面峰，能反映蒙脱石的层间距变化，因此，主要检测蒙脱石在2.5 ～10°衍射峰的变化情况，见图1。根据布拉格方程λ =2dsin θ，可知d(001)=λ/2sin θ(λ =1.790 2)，θ 角与d(001)成反比。

由图1 可知，钙基蒙脱石出现较强衍射峰的2θ值最大，钠基化处理后2θ 值变化不大，而钠基化后的蒙脱石用HACC 改性处理后的蒙脱石2θ 明显变小至4.650°。说明有一定的HACC 聚合物离子进入蒙脱石层间，致使层间距增大，实验达到了预期效果。

图1 蒙脱石的XRD 衍射图谱Fig.1 XRD Of montmorillonite

3 结论

蒙脱石作为药物载体具有一定的优势，但载药能力有待进一步提高。实验通过提纯钠基化处理，并选用安全无毒药用材料壳聚糖季铵盐改性剂制得改性蒙脱石。经吸蓝量、胶质价及阳离子交换容量测试表明，改性蒙脱石层间微环境明显改善;XRD衍射图谱表明，蒙脱石层间距由1.613 nm 增大至2.206 nm，实验达到了预期目的，证明壳聚糖季铵盐适合作为蒙脱石载药改性材料提高其载药能力。

［1］ 江苏新医学院.中药大辞典［M］.上海:科学技术出版社，1991.

［2］ Lin F H，Lee Y H，Jian C H，et al. A study of purified montmorillonite intercalated with 5-fluorouracil as drug carrier［J］.Biomaterials，2002，23:1981-1987.

［3］ 姜桂兰，张培萍. 膨润土加工与应用［M］. 北京:化学工业出版社，2005.

［4］ Begu S，Aubert-Pouessel A，Polexe R，et al. New layered double hydroxides/phospholipid bilayer hybrid material with strong potential for sustained drug delivery system［J］.Chem Mater，2009，21(13):2679-2687.

［5］ 陈忻，陈纯馨，袁毅桦，等.2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的制备及其性能研究［J］. 合成化学，2007，15(3):368-371.

［6］ Aguzzi C，Cerezo P，Viseras C，et al.Use of clays as drug delivery systems:Possibilities and limitations［J］.Applied Clay Science，2007，36(1/2/3):22-36.