殼聚糖改性空心多巴胺納米復合載體的制備及其性能研究*

宋文利，袁英梅，陳秋雨，顧 昊，印志偉，高福如，施金玉

(1.金陵科技學院 材料工程學院，江蘇 南京 211169；2.濰坊市生態環境局濱海分局，山東 濰坊 262737)

近年來，含有兒茶酚基的多巴胺憑借優良的生物性能以及負載能力受到科研領域的廣泛關注。多巴胺接枝后的聚合物以及納米材料，包載率以及藥物緩釋性都會得到很大的提高，尤其是中空納米載體，其包載率較實心載體有很大提升[1]。這種空心納米載體自身具有獨特的物理性能，例如,超低的密度、小粒徑、高空隙率等。通過模板法，層層自主裝，選擇性刻蝕法等方法可制備得到空心納米載體。例如，以納米二氧化硅為核心，多巴胺包覆二氧化硅表面，然后通過刻蝕二氧化硅制備空心多巴胺納米粒子，用于包載藥物的緩釋研究[2-3]。

本文基于多巴胺的生物相容性，依據黏附蛋白的黏附機理，引入多糖類聚合物殼聚糖空心多巴胺納米粒子表面進行改性，殼聚糖作為天然多糖類聚合物，負載藥物緩釋性能良好，被廣泛應用于生物醫藥領域[4-5]。制備得到的多巴胺復合載體同時兼具粘性以及生物相容性，為生物醫藥載體研究提供了新思路。

1 實驗部分1.1 納米二氧化硅粒子的制備

本實驗采用溶膠-凝膠法制備納米二氧化硅[6]。正硅酸乙酯為前驅體，催化劑采用堿性氨水，通過水解反應以及縮合反應生成二氧化硅，具體過程如下：取 3 mL 正硅酸乙酯，溶于 50 mL 乙醇中，逐滴加入 4 mL 氨水和 50 mL 乙醇的混合液中，滴加后充分攪拌，37 ℃ 反應 2 h，得到半透明乳白色狀溶液。產物離心，蒸餾水洗滌，冷凍干燥得到二氧化硅納米粒子固體粉末備用。

1.2 空心多巴胺納米粒子(HPDA)的制備

稱取 0.1 g 二氧化硅納米粒子，分散于 30 mL 蒸餾水中，加入鹽酸多巴胺 0.06 g， 0.2 mL 的 1 mol/L 的氫氧化鈉溶液，室溫下攪拌反應 12 h 后，得到黑色混合液[6-7]。將其離心洗滌，冷凍干燥得到黑色固體粉末。將粉末分散于 30 mL 去離子水中，加入 0.6 mL 氫氟酸，持續攪拌反應 1 h，離心洗滌，冷凍干燥得到空心多多巴胺納米粒子HPDA。

1.3 空心多巴胺/殼聚糖(HPDA-CS)的制備

稱取 3 g 殼聚糖，溶于 50 mL 去離子水中，依次加入 0.5 g HPDA， EDC和NHS各 50 mg，室溫攪拌反應 12 h 得到淺灰色溶液。將溶液離心，用蒸餾水洗滌，收集固體，冷凍干燥，得到絮狀HPDA-CS。

2 結果與討論

2.1 傅里葉紅外光譜分析

圖1 HPDA(a)和HPDA-CS(b)的紅外吸收光譜圖

2.2 紫外吸收光譜分析

圖2a為HPDA的紫外吸收曲線，從圖2中可知，280 nm 處有明顯吸收峰，此峰為苯環的B帶吸收峰(共軛體系和苯環疊加)。不同于多巴胺單體在一定氧和堿性條件下的自聚合時，苯環骨架的振動受到影響[8]，多巴胺粒子間聚集，特征吸收峰紅移；空心多巴胺接枝殼聚糖HPDA-CS后，納米粒子更易分散，苯環骨架間距離增大，相互影響小，紫外特征吸收峰藍移至 270 nm。

圖2 HPDA(a)和 HPDA-CS(b)的紫外吸收光譜

2.3 掃描電鏡分析

由圖3a DLS結果可知，HPDA的水合粒徑約為 100 nm。圖3b為HPDA粉末的SEM圖，將冷凍干燥下得到的HPDA均勻鋪開，用掃描電鏡觀察其形貌為球形，說明氫氟酸刻蝕掉了內部二氧化硅核也并沒有改變外層的多巴胺[9]。HPDA粒徑分布范圍為50～100 nm，與DLS結果相似，表明粉末狀HPDA仍能保持較好的結構，也為后續殼聚糖接枝改性提供了良好的條件。

圖3c為殼聚糖改性空心多巴胺納米粒子的DLS圖，結果表明HPDA-CS的水合粒徑大小約為 130 nm，與空心多巴胺粒子相比，粒徑增加了 30 nm 左右，這是因為接枝的殼聚糖，在水溶液中自由伸展，粒徑相應的也增大。圖3d為HPDA-CS的SEM圖，如圖3d所示，改性后復合納米粒子的球形結構保持完整，微觀形貌與空心多巴胺大致相同，表明化學接枝殼聚糖并沒有改變空心多巴胺的結構。HPDA-CS的粒徑與空心多巴胺相比增大，表明殼聚糖改性空心多巴胺后增加了納米粒子表面厚度，粒徑相應地增大。HPDA-CS這種完整的球形結構，合適的粒徑大小，也為復合納米載體的載藥及其他生物應用提供了良好的結構支持。

4 結論

通過腐蝕內核二氧化硅制備了空心多巴胺納米粒子，通過化學交聯殼聚糖對空心多巴胺進行改性得到球形納米復合載體。這種殼聚糖改性空心多巴胺復合載體形貌完整尺寸合適，綜合了多巴胺和殼聚糖的優良物相容性和生物黏附性[10]，空心結構的高藥物負載率，將生物醫藥領域有潛在的應用價值。

圖3 HPDA的DLS圖(a)、HPDA的SEM圖(b)、HPDA-CS的DLS圖(c)、HPDA-CS的SEM圖(d)