多糖凝胶综述外文翻译资料

 2022-06-28 23:22:07

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多糖凝胶综述

摘要：

多糖由于具有易得，无毒，生物相容性好，可生物降解和易于改性等突出优点而受到越来越多的关注，并被公认为近年来最有前景的材料。相当多的研究工作致力于开发基于多糖的微米/纳米颗粒（PM / NP）。 在这次审查中概述了过去几年PM / NPs的新的主要研究。总结了制备方法，包括自组装，离子凝胶化，复合凝聚，乳化和去溶剂化等方法。突出了PM / NP在药物输送系统领域的不同应用。此外，还介绍了另一种用作稳定皮克林乳液的PM / NPs的新应用。这些环保型颗粒乳化剂由于其新颖的应用特别是在食品，化妆品和制药领域受到了相当大的关注。从文献调查中，我们认识到针对不同应用的PM / NP系统的研究已经迅速增加。

内容：

1.介绍

2.基于多糖的微/纳米粒子的制备

2.1.自组装方法

2.1.1.海藻酸钠的自组装微米/纳米颗粒

2.1.2.基于壳聚糖的自组装微米/纳米颗粒

2.1.3.基于其他多糖的自组装微米/纳米颗粒

2.2.聚电解质法的离子凝胶化

2.3.复合凝聚法

2.4.乳化法

2.5.去溶剂化法

2.6.其他方法

3.PM / NPs的应用

3.1.用于药物输送系统的PM / NPs

3.1.1.提高水溶性差的药物的溶解度

3.1.2.靶向药物输送系统

3.1.3.控制和持续释放药物

3.2.PM / NPs用作乳化剂来稳定皮克林乳液

4.结论和展望

参考文献

1.介绍：

天然聚合物通常可以分为四个不同的类别，包括多糖，蛋白质，核酸和脂质。聚合物在药物输送系统中起着重要作用，尤其是多糖，由于其优越的性质，多糖被定义为由糖苷键连接的重复单糖单元组成的聚合碳水化合物结构。作为天然生物聚合物，多糖具有高度安全性，无毒性，稳定的可生物降解性和生物相容性。此外，多糖具有丰富的自然资源和低成本的加工。它们具有来自藻类（例如藻酸盐），植物（例如果胶，纤维素），微生物（例如葡聚糖，支链淀粉）和动物（壳聚糖，软骨素）的各种资源。多糖在分子链上具有大量的反应性基团，例如羟基，羧基和氨基，这可以使它们容易地进行化学和生物化学改性。关于多糖优异的物理化学性质和生物学性质的相关研究信息逐渐增多，使得这些天然聚合物被认为是制备微米/纳米颗粒的有前景的材料。由于多糖的优越特性，由多糖制成的微米/纳米粒子在制药工程，化妆品，食品工程等领域将发挥越来越重要的作用。所有这些优点都赋予了多糖作为生物材料的美好未来。多糖为药物负载和pH控制释放性质提供了优异的基质。基于多糖的微米/纳米颗粒（PM / NP）是无毒的，并且这些自然微米/纳米颗粒在制造磁性靶向药物递送系统中是令人鼓舞的载体。在输送系统中，这些颗粒可以将药物吸收到它们的外表面上或将它们俘获到它们的内部结构中。近年来，基于多糖的颗粒已被广泛用于递送药物，多肽，蛋白质，疫苗，核酸，基因等，他们在生物，医疗和制药领域显示出巨大的潜力。

Pickering乳液是用固体颗粒代替表面活性剂稳定的乳液。与用表面活性剂稳定的常规乳液相比，皮克林乳液需要油水界面处的颗粒来稳定乳液。它具有许多特殊的优点，如不使用表面活性剂的低毒性，极高的稳定性，重现性等。因此，它在药物输送，化妆品，食品工业和许多其他领域的应用已被广泛研究。近年来，研究人员开始将研究重点放在开发PM / NPs稳定的乳液上。本文综述了PM / NPs在乳化剂领域的应用。研究人员主要根据多糖的特性，通过不同方式制备微米/纳米粒子，然后将其应用于药物释放系统和其他一些领域如乳化系统。尽管有许多关于用作载体的天然多糖的相关评论,从制备方法的角度来看，很少有评论介绍PM / NPs。除了药物载体材料以外，关于这些微米/纳米粒子应用于其他领域的报道也很少。本综述旨在总结PM / NPs的制备方法和应用研究，以深化其应用，使其可以真正用于临床治疗，食品和化妆品工程在不久的将来。

2.基于多糖的微/纳米粒子的制备

已经使用不同的方法来制备基于天然多糖的颗粒体系。研究人员选择哪些方法取决于许多因素，如颗粒尺寸要求，活性剂的热和化学稳定性，释放动力学过程的重现性，最终产品的稳定性以及与最终产品相关的残留毒性。这里讨论了用于制备PM / NP的不同方法。

2.1.自组装方法

众所周知，自组装是利用两亲聚合物获得胶束的最有前途的策略之一，这是合成具有可控纳米结构的材料的有吸引力的路线。这是一种水性方法，不需要任何苛刻的反应条件或溶剂。疏水改性水溶性聚合物是由疏水基团如烷基，芳烷基和脱氧胆酸修饰的水溶性聚合物。 当溶解在水中时，聚合物两亲物通过在疏水部分之间经历内部和分子间缔合而自发形成自聚集体，这主要是为了最小化界面自由能。通过这个过程，可以开发出具有独特特性的纳米颗粒，这取决于疏水性/亲水性成分，例如不寻常的流变学特征，具有核 - 壳结构的纳米级流体力学半径和动态稳定性，这是在温和条件下制备单分散纳米粒子的一种很好的方法。这种纳米结构适用于捕获疏水物质，如荧光探针和各种蛋白质。由于疏水核心和亲水壳需要可生物降解和无毒，已经进行了几项研究以制备基于天然生物材料的疏水聚合物。

2.1.1.海藻酸钠的自组装微米/纳米颗粒

海藻酸钠（SA）是（1-4）连接的alpha;-D-甘露糖醛酸（M）残基和古洛糖醛酸的生物相容性线性二元共聚物。（G）酸（它们的pKa值分别为3.38和3.65。SA的M和G块以及它们的代表性序列显示在方案1。SA在细胞固定化，组织工程和药物递送等许多领域被广泛研究作为一种重要的生物材料。事实上，在制备藻酸盐基微米和亚微米颗粒方面取得了一些进展。一种新型水溶性两亲性海藻酸钠衍生物二环己基碳化二亚胺作为偶联剂和4-（N，N - 二甲基氨基）吡啶作为催化剂在室温下每100个己糖醛酸残基（CSAD-3），发现通过在NaCl水溶液中的胆甾醇移植物之间的分子内和分子间疏水相互作用制备的CSAD-3自聚集体比母体海藻酸钠更稳定。它们能够包封疏水化合物芘。CSAD-3自聚集体呈扁平状，电镜图像中观察到大小约为100-200nm。我们的课题组通过部分质子化海藻酸钠与脂肪醇（辛醇，十二烷醇或十六烷醇）之间的反应合成了具有不同取代度（DS）和疏水烷基长度的合成两亲性海藻酸酯（Alg-Cn）。这些两亲藻酸酯可以在室温下在水溶液中容易地自聚集成纳米颗粒。 Alg-Cn自组装颗粒的形态为规则球形，尺寸约为100-200 nm。

2.1.2.基于壳聚糖的自组装微米/纳米颗粒

壳聚糖（CS）是纤维素之后第二丰富的可再生天然多糖，其与纤维素结构相似。它由具有很少或不具有N-乙酰基-d-葡糖胺单位的（ - ） - （1,4）-2-氨基-2-脱氧-d-吡喃葡萄糖残基组成。壳聚糖的结构如图所示方案2。它是一种无毒，可生物降解和生物相容的多糖。壳聚糖及其衍生物已广泛用于药物输送，药物靶向和生物医学工程的开发。关于基于壳聚糖或壳聚糖衍生物的微球的制备提供了许多报道，并且已经研究了化学改性的壳聚糖到纳米颗粒中的自组装。通过共价连接脱氧胆酸与乙二醇壳聚糖制备了一种脱氧胆酸修饰的乙二醇壳聚糖自聚集体。他们利用脱氧胆酸的两亲性将脱氧胆酸引入乙二醇壳聚糖中以诱导自缔合形成自聚集体。自组装乙二醇壳聚糖 - 脱氧胆酸颗粒的平均尺寸在245-450nm范围内。使用硝酸铈铵在壳聚糖（CS）存在下引发N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）单体的聚合以形成CS-g-PNIPAAm共聚物溶液。CS-PNIPAAm纳米粒子由CS-g-PNIPAAm共聚物在适当条件下自组装而成，因为当环境温度高于临界溶液温度时，PNIPAAm变得疏水。在交联胶束的壳区域并冷却温度之后，获得CS-PNIPAAm多孔或中空纳米粒子。合成的纳米粒子被发现具有环境响应性，其中粒径可以通过改变介质的温度来操纵。图1显示了CS-PNIPAAm纳米颗粒形成机理的示意图。合成了一种基于甘草次酸改性硫酸化壳聚糖（GA-SCTS）的新型药物载体。选择甘草次酸（GA）作为修饰SCTS的疏水基团，因为甘草酸是甘草的主要生物活性化合物之一，广泛用于医药领域，尤其是作为肝靶向的配体，肝细胞膜。硫酸根基团提供亲水部分，并且GA分子提供疏水靶向配体和肝靶向配体。这种改性的两亲性大分子具有增溶和自组装的特性，因此它可以很容易地通过自组装形成高分子胶束。预计这些自组装聚合物胶束同时具有靶向肝脏的能力。胶束的形态为球形，直径在200nm以内，适合治疗癌症。

2.1.3.基于其他多糖的自组装微米/纳米颗粒

其他种类的多糖，例如纤维素，淀粉，透明质酸等也可以通过自组装用作药物载体或用于其他应用的材料来合成微米/纳米颗粒。最近，也有一些关于基于这些多糖的自组装微米/纳米颗粒的报道。一种新型两亲性季铵化纤维素衍生物，疏水改性季铵化纤维素（HMQC），通过将季铵基团（2-羟丙基三甲基氯化铵）引入提供亲水部分的羟基来修饰纤维素分子，然后将长链烷基（十六烷基）连接到提供疏水部分的羟基上，这种两亲性纤维素衍生物可以自组装成胶束，用作难溶于水的药物的递送载体。通过DLS研究了这些自组装胶束在水溶液中的平均尺寸，HMQC胶束的Rh值在328-433nm范围内，自组装胶束的形态是规则的球形。并且它们均匀地分散，归因于其带正电荷表面的颗粒的静电排斥。合成了一类新的热响应聚合物2-羟基-3-丁氧基丙基淀粉（HBPS），通过改变使用丁基缩水甘油醚作为疏水性试剂的淀粉的疏水 - 亲水平衡。在水中，HBPS可以在低临界溶解温度（LCST）以下自组装成胶束，并且胶束变形聚集，具有更大的极性。

图1.CS-PNIPAAm纳米颗粒形成机理的示意图

随着温度升高，在25-35℃的温度范围内检测到胶束的Z-平均直径从35nm到800nm的显著增加，然后将这种胶束用于药物控释。一种两亲性透明质酸（HA）缀合物，其通过5#39;-胆酸与水溶性HA骨架的化学缀合合成。5#39; - 胆酸作为HA缀合物的疏水部分，因为它是存在于人体内的无毒性酸，并且已成功用作用于包封各种抗癌药物的纳米颗粒的疏水核心。这种两亲HA衍生物自组装成纳米颗粒（HA-NP），球形HA-NPs的平均直径在237-424nm范围内。

2.2.聚电解质法的离子凝胶化

天然多糖主要是在溶液中以离子形式存在的聚电解质。例如，壳聚糖是自然界中存在的阳离子聚电解质。存在于壳聚糖分子链中的酰胺可以质子化，使其能够溶解在稀酸溶液中。藻酸盐是一种阴离子多糖，残基的羧酸可以电离以制造带负电荷的多糖。这些聚电解质可通过静电相互作用与具有相反电荷的小分子物质交联而聚集成纳米颗粒。例如，藻酸盐凝胶化可以通过古洛糖醛酸单元与二价或多价阳离子的交联。迄今为止，用于阳离子多糖的最广泛使用的聚阴离子交联剂是无毒并具有多价阴离子的三聚磷酸盐（TPP）。有人报道了与TPP交联的壳聚糖纳米粒子，从此，TPP已被广泛用于开发壳聚糖纳米粒子。以TPP为交联剂，采用离子凝胶法制备了低分子量（LMW）壳聚糖纳米粒子。他们研究了壳聚糖溶液或TPP溶液的浓度，壳聚糖与TPP的质量比，壳聚糖溶液的pH和温度以及交联过程中的环境温度等各种参数对LMW壳聚糖/壳聚糖形成的影响，试图解决制备高度单分散性和稳定性的壳聚糖/ TPP纳米粒子的问题。他们发现纳米颗粒的粒度分布可以通过降低乙酸浓度和降低交联过程中环境温度的组合而明显缩小。经DLS测试，优化的纳米颗粒表现出138nm的平均流体动力学直径。

在静态混合器中通过用TPP作为交联剂进行离子凝胶合成壳聚糖纳米粒子（CSNPs）。 所提出的静态混合技术显示出对离子胶凝过程的良好控制，并且152-376nm CSNP以连续和可缩放模式实现。然后他们用联吡啶酸作为模型药物，并在制备过程中将其成功加载到合成的CSNPs中。CSNPs表现出接近球形的形状，尺寸约为200nm。离子胶凝技术是用于配制纳米系统的良好方法，因为该方法主要依赖于带有相反电荷的水溶液的简单混合，而没有任何有机溶剂或共价交联剂（即戊二醛），如图2。最近，水溶性壳聚糖衍生物也被离子交联以制备微米/纳米颗粒。与壳聚糖本身相比，它的衍生物很容易溶于中性水介质中，避免了酸的潜在毒性，从而保护了装载的生物大分子的生物活性。通过缩水甘油基三甲基氯化铵与壳聚糖的反应合成了一种水溶性壳聚糖衍生物N-（2-羟基）丙基-3-三甲基氯化铵壳聚糖。通过衍生物和TPP的离子凝胶化过程形成尺寸为110-180nm的纳米颗粒。使用牛血清白蛋白作为模型蛋白药物，将其纳入纳米颗粒中，封装效率高达90％。此外开发了壳聚糖衍生物月桂基琥珀酰壳聚糖（LSC），目的是评估其在口服肽递送系统中的应用。通过TPP交联从该衍生物开发微米/纳米颗粒。这些颗粒带负电，尺寸范围从315nm到1.090mu;m，这取决于衍生化程度。人胰岛素被用作模型蛋白药物，并且在胃肠pH下研究释放动力学。装载在颗粒中的胰岛素在pH1.2呈现非常低的释放。然而，该颗粒证实了在pH 7.4下控制递送胰岛素。另外，颗粒表现出钙结合能力，这可能是保护负载的胰岛素免受酶促降解的附加优势。该观察结果可能表明这些颗粒具有适合于口服肽递送系统的特征。通过用TPP阴离子进行离子胶凝，从水溶性衍生物壳聚糖，N，N，N-三甲基壳聚糖（TMC）成功合成了纳米颗粒。Zeta电位测量和粒度分析表明，当TMC和TPP的最低量为最小时，纳米粒子的尺寸被优化（196plusmn;8nm）即0.86和0.114mg/ml，TMC/TPP浓度增加，纳米颗粒的最终尺寸显着增加。形态学分析表明纳米粒子具有球形和窄的粒径

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