酶刺激响应纳米载体的制备与负载姜黄素体外释放研究

李辉盛，苏子桓，王冠海

( 广东医科大学药学院，广东 东莞 523808)

近年来，利用纳米传输载体传递药物，能够有效提高药物的渗透性、保留时间、生物利用度，有效降低副作用，以及在特定的部位释放药物[1-2]。介孔硅纳米粒子(MSNs)是一种有序介孔纳米材料，具有纳米孔道结构规则、孔径可调、表面基团易于修饰、生物相容性良好等优点，目前作为药物载体得到广泛的关注[3-4]。口服给药系统能根据人体内不同的环境，如酶、pH值等实现靶向给药。目前，通过口服对肠部位的靶向给药仍然存在缺陷，如肠炎、肠蠕虫、等疾病[5]。

葡聚糖是一种天然、安全无毒、生物相容性好的多糖，且免疫原性低、生物黏附性好，并且能够被细菌分泌酶所降解，如在人体结肠中典型的β -葡聚糖酶[7]。本研究通过共价键，在介孔硅纳米粒子表面引入葡聚糖分子，作为介孔硅纳米粒子的“gatekeeper”[8]，以疏水性药物姜黄素为模型药物，通过酶响应控制负载姜黄素的释放。该体系在特定的治疗中，利用肠部位的酶刺激控制的释放，可能具有潜在的应用价值。

1 实验部分

1.1 原料与试剂

可溶性葡聚糖(Amylopectin)、丙烯酰氯、3-巯基丙基三乙氧基硅烷(SPTES)、正硅酸乙酯(TEOS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，国药集团化学试剂有限公司；姜黄素，纯度>99.0%,Fluka。

1.2 合成葡聚糖修饰MSNs(Dextran/MSNs)

丙烯酰化葡聚糖和含巯基的MSNs(MSN-SH)的制备参考前期工作[10]。

30 mg MSN-SH分散到10 mL姜黄素(2mg/mL)的乙醇-水溶液中，搅拌24h搅拌条件下，滴加5 mL含30 mg丙烯酰化葡聚糖的水溶液，室温下搅拌反应24 h。离心分离，沉淀用去离子水洗涤，反复操作3次，除去未接枝的葡聚糖和表面吸附的姜黄素，真空冷冻干燥，得到Dextran/MSNs/Cur纳米载体。

1.3 姜黄素体外释放

称取已干燥的Dextran/MSNs/Cur纳米载体于透析袋中，放入10mL 、37℃的PBS(pH值=7.4)缓冲溶液中，在设定的时间换取同温同体积的溶液，取出的溶液用荧光分光光度计在波长530nm测定吸收光密度，并根据标准曲线计算其累积释放量。

2 结果与讨论

2.1 葡聚糖的修饰纳米粒子的表征

图1是可溶性葡聚糖和丙烯酰化葡聚糖的红外图谱。从图中可以看到丙烯酰化葡聚糖在1724cm-1出现明显的C=O伸缩振动峰，而在1639cm-1有C=C双键的伸缩振动峰，证明了可溶性葡聚糖被丙烯酰化成功。通过介孔硅纳米粒子表面的巯基与改性葡聚糖中的双键之间的"点击化学"反应，葡聚糖可以通过共价键偶联到介孔硅纳米粒子表面，图1显示，在Dextran/MSNs红外图谱中，保留了改性葡聚糖中的羰基振动吸收峰，而双键的振动吸收峰却消失，这说明葡聚糖通过共价键成功的偶联到纳米粒子表面。

图1 葡聚糖、丙烯酰化葡聚糖和Dextran/MSNs的红外图谱

图2为Dextran/MSNs的TEM照片，从图2可以看出，通过溶胶-凝胶法得到的介孔硅粒径分散均匀，约100 nm左右。介孔硅表面接枝葡聚糖后，表面形成明显的聚合物壳层，在纳米粒子表面的介孔结构已经模糊不清。纳米载体的壳，犹如一个"门控系统"，在没有达到病灶部位前，使药物能够稳定的包覆在载体中；当进入到病灶部位后，在葡聚糖酶的作用下，分解掉载体表面的葡聚糖，释放出负载的药物，因此这种核-壳结构的传输载体有利于构建靶向药物递送系统。

图2 Dextran/MSNs透射电镜照片

2.2 纳米载体对姜黄素的负载和释放

图3 β-葡聚糖酶对姜黄素在纳米载体中

姜黄素为疏水性药物，通过与介孔硅的纳米孔道作用，可以吸附到孔道中，通过紫外检测，负载量可以到到26 mg/g，具有相对较高的负载量。图3是载药纳米粒子在37℃的PBS缓冲溶液中姜黄素累积释放曲线。从图中可以明显看到，在没有β-葡聚糖酶时，姜黄素的释放速度很慢，在累积释放时间达到25h时，总释放量才达到37%左右；而加入β-葡聚糖酶后(0.30 U/mL)，姜黄素的释放速度明显加快，在前5h，释放量已经达到50%，而在累积释放时间达到25h时，总释放量才达到70%左右，这说明介孔硅表面修饰的葡聚糖分子，在β-葡聚糖酶的作用下，快速分解，从纳米粒子表面解离，使药物分子从从孔道中释放快速出来。

3 结论

在本工作中，通过丙烯酰化的葡聚糖修饰介孔硅纳米粒子表面，得到了水分散性良好、粒径均一的纳米载体，通过对疏水性药物姜黄素的负载和体外释放发现，在β-葡聚糖酶的作用下，纳米载体对负载的药物具有良好的控释能力。