布洛芬與Ni-Ti-LDHs的雜化機理研究

摘 """""要："使用共沉淀法制備了Ni-Ti-LDHs作為載體，選用布洛芬（Ibuprofen，IBU）作為客體，采用離子交換法制備不同復合比的IBU-LDHs雜化物，并運用XRD、SEM、TG-DTG以及FT-IR等技術加以表征。XRD和SEM分析初步表明布洛芬成功插層LDHs中。同時TG-DTG分析結果得出IBU-LDHs雜化物熱穩定性提高。結合FT-IR分析發現插層后的LDHs特征峰改變，因此進一步證明在雜化過程中NO3-被布洛芬陰離子替換出來并和羥基結合發生類酯化反應。這些結論為藥物與LDHs雜化機理的研究提供了理論依據。

關 "鍵 "詞：層狀雙金屬氫氧化物； 布洛芬； 雜化機理

中圖分類號：TQ201 """"文獻標識志碼：A """"文章編號：1004-0935（20202024）0×10-00001541-0×3

藥物緩釋技術的研究一直是制藥行業乃至醫藥行業關注的焦點^[1]。對于一些需要長期服藥的病人來說，例如術后化療的胃癌患者，常年服用降壓藥、降血糖藥的人群等，研究出良好的藥物載體，從而實現藥物的定時、定量的釋放^[2]，發揮最大藥效，減輕病痛折磨是十分必要的。因此，合成出理想的藥物載體以提高藥物的緩釋性能，將對醫藥領域的進步有著深遠意義，這也因此成為亟待解決的課題之一。

納米藥物載體的種類較多，應用廣泛^[3]。常見熱門的有納米脂質體^[4]、納米凝膠^[5]、納米膠束^[6]、無機納米顆粒^[7]、微球^[8]等。理想的藥物載體應具有某些良好的特性，如低毒性甚至無毒性，利于難溶性藥物的溶出，良好的生物相容性與穩定性，制備工藝較簡單，載藥量較高^[9]。然而，目前研究出的藥物載體仍存在著諸多不足，例如高毒性和低生物穩定性。

層狀雙金屬氫氧化物（簡稱LDHs）是一種無機納米材料^[10]。已有許多實驗研究得出結論，藥物通過與LDHs雜化，將基團或離子插入LDHs層間從而形成復合材料，因此將LDHs作為藥物載體具有可行性。同時由于藥物基團或離子即層間客體與LDHs片層主體存在相互作用力，例如氫鍵、靜電引力和范德華力等^[11]，在一定程度上可以提高藥物的緩釋性能。綜上可知，LDHs應用于藥物遞送體系不失為一種優良選擇。但是當前針對LDHs與藥物分子的雜化機制的研究并未完善，許多內容需要探索。布洛芬（"ibuprofen）"是在臨床上使用廣泛的非甾體類藥物，具有解熱、鎮痛、抗炎功效，可用來治療風濕性和類風濕骨節炎、肩周炎、神經炎、咽炎等^[12]。其相對分子量小且體積不大，為水難溶性藥物^[13]，因此常與藥物載體復合以研究載體的載藥性能。

本文主要以布洛芬為客體，以Ni-Ti-LDH為主體，采取離子交換法制備IBU-LDH納米雜化物，通過多種表征手段來分析LDH的結構特征和LDH與藥物雜化機理。

1 "實驗部分

1.1 "IBU-LDHs雜化物的制備

按照一定比例[IBU/（IBU+LDHs）=5%、10%、25%、50%]稱取共沉淀法合成的Ni-Ti-LDHs^[14]和布洛芬。先取布洛芬與等物質的量的氫氧化鈉形成混合液，用錐形瓶取適量去離子水，先放入Ni-Ti-LDHs，再將上述的混合液都倒入錐形瓶中，50 ℃攪拌4 h，水浴鍋升溫至60 ℃后放入其中保溫24 h，抽濾，蒸餾水洗滌、真空干燥。即得IBU-LDHs復合物，分別記為IBU₅-LDHs、IBU₁₀-LDHs、IBU₂₅-LDHs和IBU₅₀-LDHs。

1.2 "樣品的表征方法

樣品的晶相及微結構使用德國布魯克科技有限公司D8 advance 型X射線衍射儀表征。Cu靶，Kα：0.154 06 nm，電壓是40 kV，電流是150 mA；形貌特征使用捷克TESCAN儀器有限公司TESCAN VEGA 3 SBH型掃描電子顯微鏡表征；熱穩定性使用瑞士梅特勒-托利多公司TGA/DSC 3+型熱重及同步熱分析儀表征；骨架結構使用美國賽默飛世爾科技公司thermo fisher iN10型紅外光譜儀表征。

2 "結果及討論

2.1 "XRD分析

圖1所示為實驗合成的Ni-Ti-LDHs及IBU- LDHs的XRD譜圖。

如圖1a的曲線分別出現典型的水滑石（003）、（006）和（009）特征衍射峰，主晶面的2θ"為10.54°，由布拉格方程 λ=2dsinθ"（λ=0.154 06 nm） 代入θ運算得出層間距d=0.838 nm。再由層間距減去層板厚度（約0.48 nm）可得層間通道高度約為0.358 nm，而由圖1可知經IBU插層后的（003）無明顯向低角度移動，而峰強度降低，且布洛芬分子長為1.03 nm，寬為0.52 nm，高為0.34 nm^[15]，所以猜測布洛芬可能平行插入層板間。需依靠紅外是否出現布洛芬特征峰來幫助判斷是否插層成功。

2.2 "SEM分析

Ni-Ti-LDHs和IBU₂₅-LDHs的SEM如圖2。由圖2（a）可知該實驗制備的母體材料Ni-Ti-LDHs樣品整體呈規則的多面體立體結構，樣品表面光滑，有片層結構。而從圖2（b）可知插層后的LDHs的形貌發生改變，樣品表面不再那么光滑，且可明顯發現有一定量的有機物質附著于LDHs表面，片層堆積結構較為清晰。所以根據SEM電鏡分析得知，布洛芬已成功插層LDHs中，也證明了LDHs擁有藥物載體的能力。

2.3 "TG-DTG分析

采用TG-DTG分析Ni-Ti-LDHs和IBU-LDHs的熱失重性能，如圖3所示。由圖3可知，Ni-Ti-LDHs樣品失重分為三個階段^[16]：第一階段在156.4 ℃以下，此階段主要是表面物理吸附水分的脫除，失重率為11.1%；第二階段在156.4 ℃到324.5 ℃，失去層間水分，失重率為18.4％；第三階段在463.3 ℃以下，層板上的羥基以水的形式失去，失重率為13.7％，繼續升溫雙金屬氫氧化物轉化為氧化物，其中層間硝酸根的熱分解大約在360 ℃，因此在375.0 ℃的失重區間內也有硝酸根的失重。

IBU-LDHs的TG-DTG圖顯示，經IBU插層后的LDHs一共包括五段失重。隨著復合比的改變，各段失重率也發生改變。四種復合比的IBU-LDHs在320 ℃附近到450 ℃附近的層間羥基和NO₃^-脫除百分比均下降，推測是因為NO₃^-被布洛芬陰離子替換或者是布洛芬陰離子與羥基結合，或者兩種情況同時出現。

經查證，布洛芬的熱分解區間為200℃～400"℃，表1分析經插層后的復合物層間羥基脫除及布洛芬陰離子總熱分解區間在320℃～600nbsp;℃，兩者比較顯然后者溫度高于前者溫度。最終得出結論經插層后的復合物熱穩定性有了顯著的提高。所制備的IBU-LDHs材料熱穩定性較強。其中原因推測是由于層間客體即布洛芬與片層主體即Ni-Ti-LDHs間存在著靜電引力、范德華力等作用力。

2.4 "FT-IR分析

應用FT-IR分析樣品的骨架特征及雜化機理，Ni-Ti-LDHs和IBU-LDHs的FT-IR如圖4所示。

從上述合成的Ni-Ti-LDHs樣品和雜化物IBU-LDHs紅外光譜圖比較，圖4中a為IBU的FT-IR圖，c、d、e和f均為布洛芬插層后的LDH，與b中Ni-Ti-LDHs樣品對比發現，產生IBU的苯環和烷基特征吸收峰，而關于Ni-Ti-LDHs層間的NO₃^-的紅外吸收峰減弱，幾乎消失。再結合圖3的TG-DTG分析可得，得出結論是布洛芬陰離子置換出部分NO₃^-，且與羥基結合發生類酯化反應。

3 "結 論

成功將IBU與Ni-Ti-LDHs雜化復合，研究結果顯示，IBU的插層是IBU與Ni-Ti-LDHs復合的模型，具體的IBU中的羧基與Ni-Ti-LDHs中的羥基，特別是Ti-OH的類酯化反應是IBU與Ni-Ti-LDHs的雜化機理。兩者的有機結合為IBU藥物載體的選擇提供參考，為藥物緩釋研究提供基礎。

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Hybridization Mechanism of Ni-Ti-LDHs"and Ibuprofen

MA Lulu， ZHU"Jichao， ZHOU Xuan， LIU Lianggui， LIU Jingwen， GUO Baoze， HU"Lifang

（School of Chemical Engineering， Anhui University of Technology， Huainan Anhui 232001， China）

Abstract：""Ni-Ti-LDHs"was prepared by using coprecipitation method and selected as the carrier， ibuprofen （IBU） was selected as the object in this experiment， changing the molar ratio of IBU to LDHs， using ion exchange method to prepare IBU-LDHs"hybrids"were"prepared"by"ion exchange method， and IBU-LDHs"hybrids were"characterized by"XRD， TG-DTG， FT-IR， SEM and other means"for characterization. XRD and SEM analysis"results"preliminarily showed that ibuprofen intercalated into LDHs. TG-DTG results indicated that the thermal stability of IBU-LDHs"increasesd."Combining"with FT-IR results"showed that the characteristic peaks of intercalated LDHs"changed， so it iswas"further demonstrated that ibuprofen anion exchanged"with NO₃^-"and esterification reaction occursred"whenthrough"binding"to hydroxyl during the hybridization process. These conclusions offer theoretical basis for the research of the hybrid mechanism of drug and LDHs"hybridization.

Key words：""Layered double hydroxide; "Ibuprofen; "Hybrid mechanism