壳聚糖(Chitosan)的理化性质

摘 要:

壳聚糖是甲壳素(chitin)经脱乙酰化作用衍生出的一种多糖。壳聚糖的理化性质由其脱乙酰度(40-98%)、分子量(50-2000 kDa)和化学修饰等所决定。壳聚糖不溶于中性或碱性pH溶液,在酸性pH条件下带正电荷。离子强度越高,溶解度越低。壳聚糖通常被公认为是安全性材料。

关键词:

目前市售的鼻腔给药途径药物主要用于治疗过敏性鼻炎等上呼吸道、鼻腔感染和鼻塞等局部疾病。通过鼻腔途径施用小分子药物、肽、蛋白、疫苗等方式越来越受到人们的重视。一些亲脂性分子可以通过迅速通过鼻腔粘膜吸收,具有很高的生物利用度,利用度可以达到75%以上,如普萘洛尔(propranolol)、芬太尼(fentanyl)和丁丙诺啡(buprenorphine)。但是低分子量的亲水性药物(如吗啡)、肽和蛋白质的生物利用度差,通常小于10%,甚至更低。因此,对于这些亲水性物质,需要利用载体来增加其通过鼻腔粘膜的能力,以提高其利用度。

壳聚糖(Chitosan)的理化特性

壳聚糖是甲壳素(chitin)经(部分)脱乙酰化作用衍生出的一种多糖。它包括由2-乙酰胺-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖(GlcNAc)和2-氨基-2-脱氧-β-D-glycopyranose(GlcN)两个单体随机排列的组合。这两个单体的不同之外在于糖环上的C2-取代基,这个位置分别是氨基(amino group)或乙酰胺基(acetamide group)。每100个壳聚糖单体中GlcNAc的平均数量被描述成脱乙酰度。壳聚糖的理化性质由其脱乙酰度(40-98%)、分子量(50-2000 kDa)和化学修饰等所决定,如溶解性、化学作用、分子构象等。这些性质对于壳聚糖制剂的有效性至关重要。

Chitosan

壳聚糖具有生物相容性,对局部无刺激性,无局部和全身性毒性,通常被公认为是安全性材料,在日本,意大利和芬兰已被批准用于食品成分。此外,还被批准用于组织工程领域,包括伤口敷料的应用和软骨修复配方。

壳聚糖在酸性pH条件下带正电荷,其表观pKa值(6.1-7.3)与其脱乙酰度直接相关。壳聚糖不溶于中性或碱性pH溶液,但是与无机酸(HCl)或有机酸(glutamic acid,谷氨酸)形成的盐可溶于水。

壳聚糖的构象和溶解度依赖于离子强度。离子强度越高,壳聚糖的溶解度越低,分子折叠度越高。

壳聚糖能够通过带正电荷的氨基与粘膜层带负电荷的成份(主要是唾液酸)相互作用,并影响上皮细胞膜的通透性。这将导致壳聚糖能够在鼻腔保持较长的时间,并促使亲水性分子跨越细胞膜。

壳聚糖微球(Chitosan microspheres)被用于鼻腔给药系统研究。壳聚糖微球可通过多种方法制备,如喷雾干燥或乳化-交联法。

在过去的十多年中,人们对壳聚糖纳米载体包装药物(包括肽和蛋白质)的能力、促进药物吸收的效率等进行了研究。利用不同分子量和不同脱乙酰化程度的壳聚糖制备了纳米载体。目前,对壳聚糖纳米载体转运药物的具体机制还不清楚。

参考文献:

Casettari, L. and L. Illum Chitosan in nasal delivery systems for therapeutic drugs. J Control Release. 2014

    日期:2014年06月24日  分类:其 它
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