異黃酮類化合物與表面活性劑之間的相互作用.pdf

1、表面活性劑(Surfactant，可簡寫為Saa)素有“工業(yè)味精”之說。由表面活性劑分子形成的兩親分子有序組合體，在溶液中存在多種締合結(jié)構(gòu)，如不同形態(tài)的膠束、單分子膜、囊泡、微乳液、液晶等。這些締合體系能增溶藥物、保護(hù)藥物不受外界因素干擾，并且能夠控制藥物的釋放，所以其在藥物載體中的應(yīng)用逐漸受到人們關(guān)注。同時，藥物分子及添加劑的存在會對表面活性劑締合體系的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響；藥物載體進(jìn)入人體后，鹽度、溫度、pH等環(huán)境因素的變化也會對體

2、系產(chǎn)生影響，這些變化又進(jìn)而影響藥物的穩(wěn)定性、活性及其釋放速率。正是由于表面活性劑締合體系對藥物分子具有一定的保護(hù)作用，才使得其在藥物載體方面有較為廣泛的應(yīng)用，而只有了解兩者相互作用的機理，才能更好地利用這類藥物載體，提高藥效，降低藥物的副作用。本論文的工作正是基于上述研究背景以及發(fā)展趨勢展開的，圍繞不同性質(zhì)的表面活性劑締合體對異黃酮類藥物分子(葛根素和染料木黃酮)物理化學(xué)性質(zhì)的影響展開研究，探討了異黃酮類化合物在表面活性劑存在條件下的抗

3、氧化性能、解離度、分配系數(shù)、結(jié)合能力和溶解特性，并選擇合適的表面活性劑作為載體實現(xiàn)了對藥物分子的緩釋與控釋。論文的研究內(nèi)容主要包括以下六個方面： 1.葛根素與CTAB膠束之間的相互作用 通過UV-vis，熒光光譜，量子力學(xué)計算以及核磁等測試手段，研究了葛根素(Puerarin)與CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)膠束之間的相互作用。在與CTAB膠束的相互作用中，葛根素主要以分子中的B環(huán)部分增溶于膠束中。CTAB膠束為葛根素

4、所提供的增溶微環(huán)境，有利于葛根素分子的酸堿平衡向去質(zhì)子化的方向移動。核磁實驗的結(jié)果表明隨著葛根素濃度的增加，葛根素分子逐漸從CTAB膠束的內(nèi)側(cè)移向外側(cè)，這種動態(tài)的增溶定位方式促進(jìn)了葛根素與CTAB分子之間的靜電作用，從而導(dǎo)致葛根素進(jìn)一步的電離。此外熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明，葛根素能自發(fā)地定位于CTAB膠束中(AG<0)，它與CTAB膠束的結(jié)合是一個放熱過程(AH<0)。△H(-13.90 KJ·mol-1)的數(shù)量級小于化學(xué)鍵的作用能(>100 K

5、J·mol-1)，表明葛根素與CTAB膠束之間的作用為弱分子間相互作用。由于CTAB球狀膠束的結(jié)構(gòu)較為疏松，并且與CTAB棒狀膠束相比能夠提供較大的增溶空間，因此它能夠結(jié)合更多的葛根素分子，而CTAB棒狀膠束中由于分子排列的比較緊密，可供增溶的空間也較小，使得部分葛根素分子逐漸由膠束相轉(zhuǎn)移至水相。因此CTAB分子聚集狀態(tài)的改變對葛根素的酸堿平衡可產(chǎn)生不同的影響。 2.葛根素與不同疏水基鏈長的季銨鹽類表面活性劑的相互作用

6、通過光譜法和等溫滴定微量熱等實驗測試手段考察了季銨鹽類表面活性劑疏水基鏈長的改變對葛根素與表面活性劑之間相互作用的影響。實驗中所選的三種表面活性劑具有相同的季銨鹽類極性頭基和不同的疏水基鏈長，碳?xì)滏滄滈L，n分別為12(DTAB)，14(TTAB)和16(CTAB)。實驗結(jié)果表明表面活性劑疏水基鏈長的增加，有利于葛根素分子的酸堿電離平衡進(jìn)一步向去質(zhì)子化的方向移動。根據(jù)實驗結(jié)果所得的曲線進(jìn)行內(nèi)插計算，求得了葛根素分子在不同膠束環(huán)境中所處的具

7、體位置，其增溶位置的變化說明隨著表面活性劑碳?xì)滏滄滈L的增加，葛根素分子逐漸向膠束內(nèi)核方向移動，這也表明環(huán)境極性的增加有利于葛根素去質(zhì)子化反應(yīng)的進(jìn)行。等溫滴定微量熱實驗給出了葛根素與這三種膠束相互作用的強弱次序，結(jié)果表明表面活性劑疏水基的鏈長越長越易與葛根素分子發(fā)生相互作用。綜合上述結(jié)果可知，即使藥物載體微環(huán)境中極小因素的改變也會對包埋于其中的藥物分子的性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。 3.葛根素與卵磷脂囊泡的相互作用藥物分子與囊泡相互作用的研

8、究 對于囊泡作為藥物載體的設(shè)計和應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，同時通過分子弱相互作用組裝成的表面活性劑分子有序組合體具有生物相似性和相容性的實質(zhì)，可作為生物膜模型、模擬酶、藥物載體和仿生光化學(xué)能轉(zhuǎn)化裝置。本章中通過紫外可見光譜、紅外光譜、Zeta電勢和量子力學(xué)計算等方法研究了生理條件下(pH=7.4)葛根素與卵磷脂囊泡的相互作用。結(jié)果表明，在卵磷脂囊泡體系中，葛根素能與囊泡發(fā)生顯著的相互作用。在此作用過程中，葛根素主要以分子中的B環(huán)部

9、分定位于囊泡的疏水微區(qū)中，并且卵磷脂體系有利于葛根素分子的酸堿平衡向去質(zhì)子化的方向移動。葛根素分子上的羥基與磷脂分子的極性頭基在膜/水界面上形成的氫鍵結(jié)構(gòu)增強了卵磷脂雙層膜的規(guī)整性和穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致磷脂膜流動性的降低。以鈣黃綠素為標(biāo)記物研究卵磷脂囊泡的釋放行為，包埋于囊泡內(nèi)水相中的鈣黃綠素，其泄漏百分率R隨著葛根素濃度的增加而逐漸減小，表明葛根素與磷脂囊泡之間的相互作用，能夠引起囊泡雙層膜通透性的降低。與疏水作用相比較，氫鍵作用在葛根素

10、與卵磷脂囊泡相互作用中起主導(dǎo)作用。 4.Triton X-100對葛根素抗氧化能力的影響 通過動力學(xué)的方法研究了葛根素在醇-水緩沖體系中清除自由基DPPH的能力，此外還討論了非離子表面活性劑Triton X-100的加入對葛根素抗氧化劑能力的影響。實驗結(jié)果表明，在醇．水緩沖體系中，由于葛根素存在著各級電離形式，因此葛根素的抗氧化能力與體系的pH值存在著依賴關(guān)系。通過比較二級反應(yīng)的速率常數(shù)k2與葛根素各級電離形式摩爾分?jǐn)?shù)之

11、間的關(guān)系，求出了葛根素未電離形式、單電離形式以及二級電離形式所對應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k2，分別為0.42(H2Pu)，1.07(HPu-)和0(pu2-)M-1S-1。此結(jié)果表明與葛根素的其它存在形式相比，單電離形式HPu-具有最強的抗氧化能力。通過量子力學(xué)方法計算，得到了葛根素分子中各個羥基的O-H鍵解離焓的大小，計算結(jié)果也證實了動力學(xué)實驗的準(zhǔn)確性和可靠性。表面活性劑Triton X-100對葛根素抗氧化能力的影響可以從葛根素在Trito

12、nX-100膠束體系中的分配比例和其在膠束中的增溶定位區(qū)域來進(jìn)行解釋。在TritonX-100濃度大于CMC的條件下，葛根素清除自由基DPPH的能力可以提高10倍之多。 5.染料木黃酮與F127膠束的相互作用 采用負(fù)染透射電子顯微鏡、動態(tài)光散射和光譜法探討了染料木黃酮(Genstein)和嵌段共聚物Pluronic F127之間的相互作用。實驗結(jié)果顯示染料木黃酮的加入可以使得F127水體系呈現(xiàn)出蘭色乳光，動態(tài)光散射和負(fù)染

13、透射電子顯微鏡的實驗結(jié)果顯示：染料木黃酮在體系中的增溶可以大大增加F127膠束的尺寸，這表明染料木黃酮和Pluronic F127之間可以形成復(fù)合物。有趣的是該復(fù)合物的穩(wěn)定性與溶液pH值之間存在明顯的依賴關(guān)系。隨著溶液pH值的增加，染料木黃酮與F127之間所形成的復(fù)合物逐漸解體。這是由于染料木黃酮和Pluronic F127之間存在著強烈的分子間氫鍵作用，在較高pH值條件下，染料木黃酮分子上的酚羥基逐漸發(fā)生電離，從而失去了與F127分子

14、中EO鏈上的氧發(fā)生分子間氫鍵作用的位點，從而使得復(fù)合物的穩(wěn)定性下降。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為實現(xiàn)染料木黃酮在F127膠束體系中pH刺激響應(yīng)的控制釋放提供了可能。 6.染料木黃酮與在殼聚糖膠束的相互作用 以天然可生物降解的殼聚糖為原料，通過在殼聚糖2位氨基上引入疏水烷基鏈，在6位羥基上引入羧甲基，制得N-十二烷基-O-羧甲基殼聚糖(C12-OCMCS)的兩親性衍生物。分別用FTIR、1H NMR和元素分析等技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，

15、并利用動態(tài)光散射、負(fù)染透射電子顯微鏡、等溫滴定微量熱和熒光探針的方法考察該種殼聚糖衍生物在水溶液中的聚集行為。結(jié)果表明：烷基取代度的不同和體系pH值變化均會對C12-OCMCS的聚集行為產(chǎn)生明顯影響。通過改變殼聚糖骨架上烷基的取代度和溶液的pH值，可以獲得不同尺寸和不同荷電性質(zhì)的膠束，實現(xiàn)了染料木黃酮在該體系中pH刺激響應(yīng)的控制釋放。此外還發(fā)現(xiàn)實驗中合成的C12-OCMCS對難溶性藥物染料木黃酮具有優(yōu)越的增溶能力。在一定條件下可使染料木