阿德福韦酯—海藻酸钠多壁碳纳米管复合物的体外缓释行为

万洪善

(连云港职业技术学院，江苏 连云港 222006)

碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)由于其独特的物理和化学性能，受到了极大的关注。由于其中空结构，且本身为纳米结构，因此可载送生物活性分子及药物进入细胞或组织，而且在载送的过程中保护药物及分子免受破坏［1］。此外，经过功能化修饰的CNTs可改善其溶解性，对人体毒性小，并且有良好的生物相容性［2］，可以共价或非共价结合并输送某些药物或分子，如小分子药物［3-4］、多肽［5］、蛋白质［6-7］、DNA［8-10］等，使 CNTs作为药物传送系统的运输载体得以应用［11］。实现药物控制释放是医药工作者长期以来追求的目标。随着医学科学和纳米科学研究的不断发展，纳米粒子载药体系正凭借其独特的优点，成为药物控制释放和靶向释放研究的主要方向［12-14］。

阿德福韦酯(Adefovir Dipivoxil，ADV)是一种抗乙型肝炎病毒(HBV)药物，属单磷酸腺苷磷酸核苷酸类似物。本文以此作为模型药物，以海藻酸钠(Alginate sodium，ALG)修饰的多壁碳纳米管(MWCNTs)(MWCNTs-ALG)作为药物载体，考察其体外释放性能，为进一步研究开发以CNTs作为药物载体的缓释制剂提供依据。

1 材料

MWCNTs(直径 10～20 nm，纯度≥95%，深圳纳米港有限公司);ADV(江苏正大天晴药业股份有限公司);ALG(连云港昌浩海藻助剂有限公司);其它试剂均为分析纯。

Nicolet5700型智能傅立叶红外光谱仪(美国尼高力公司);JEM-100CXⅡ透射电镜(日本电子株式会社);ASAP2020C全自动快速比表面积及孔隙度分析仪(美国麦克仪器公司);754紫外分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);RC-8溶出度仪(天津天光光学仪器有限公司)。

2 方法

2.1 MWCNTs-ALG的制备

取硝酸15 mL、MWCNTs 200 mg置圆底烧瓶中，超声分散30 min后转入微波炉内，反应30 min。产物经洗涤和干燥后得氧化MWCNTs-COOH。

MWCNTs-COOH 150 mg与ALG 200 mg，同时滴加适量的催化剂碳化二亚胺(EDC)，混匀后置微波炉内，辐射反应30 min，冷却后将所得物溶于2% 醋酸溶液形成悬浮液，离心后，所得固体用无水乙醇洗涤，并于70℃真空干燥12 h，得MWCNTs-ALG。

2.2 测试与表征

2.2.1 FTIR(傅利叶转换红外光谱) 采用红外光谱仪以溴化钾压片法测得。

2.2.2 复合膜的形貌分析 在透射电镜上完成。

2.2.3 比表面积和孔结构测定 使用全自动快速比表面积及孔隙度分析仪以BET法和BJH法测定。

2.3 ADV储备液的制备

精密称取ADV原料药150.0 mg于100 mL量瓶中，以95%乙醇溶解并稀释至刻度，得到浓度为1.5 mg/mL的储备液，备用。

2.4 复合物的制备

取ADV储备液50 mL，加入MWCNTs-ALG 2.0 g，超声处理30 min，室温下搅拌12 h，测定溶液中ADV浓度直至不再变化为止。抽滤水洗，室温真空干燥12 h，备用。计算该纳米管载药率为(142±5)%。载药前后MWCNTs-ALG的质量差为载药量，载药量与MWCNTs-ALG质量的比值即为载药率。

2.5 药物体外释放度实验

2.5.1 溶出介质的选择 ADV水中极难溶，不能达到漏槽条件，为了更好地释放，故需在介质中加入表面活性剂，根据溶解度测定结果，且参照美国药典30版，选择pH 6.8，含0.2%十二烷基硫酸钠磷酸盐缓冲液(SDS-PBS)为释放介质。

2.5.2 标准曲线的制备 分别取1.5 mg/mL ADV储备液 0.25，0.5，1.0，1.5，2.5 和 5.0 mL 置 50 mL量瓶中，加0.2%SDS-PBS稀释至刻度，测定254 nm波长处吸光度(A)值，以ADV溶液质量浓度(C)对A进行线性回归，得线性回归方程:C=16.920 A-0.113，r=0.999 9，在浓度 0.25 ～10.04 μg/mL 范围内线性关系良好。

2.5.3 体外释放度测定 取本品，采用转篮法，以0.2%SDS-PBS 1 000 mL为释放介质，在(37.0±0.5)℃，100 r/min(r=15 cm)条件下，依法操作，在不同时间分别取溶液5 mL滤过，并即时补加等量介质，以0.45 μm微孔滤膜过滤。照分光光度法(中国药典2010年版二部附录IVA)计算出ALG-MWCNTs-ADV在不同时间的累积释放度Q(%)，绘制ALG-MWCNTs-ADV复合物的体外释放曲线。

2.5.4 释药过程的动力学方程拟合 将溶出结果用常见的释放动力学模型进行拟合，寻找描述药物释放的最佳模型。

3 结果与讨论

3.1 MWCNTs的表征

图1为ALG及MWCNTs-ALG的 FTIR谱图。在1 412 cm-1附近有梭基的伸缩振动，2 868 cm-1处的峰是由于C-H的伸缩振动。并且，在1 652 cm-1附近有强的由-HCO-伸缩振动产生的吸收峰。FTIR光谱表明MWCNTs上的-COOH与ALG上的-NH2反应生成了-NHCO-。

图1 ALG(A)和MWCNTs-ALG(B)的红外光谱图Fig.1 FTIR spectra of ALG(A)and MWCNTs-ALG(B)

通过透射电镜观察可知，未处理过的MWCNTs存在着较严重的缠结和团聚现象(图2a)，而MWCNTs-ALG分散性明显提高，基本达到单根分散程度(图2b)。

MWCNTs和MWCNTs-ALG的孔径分布见图3。采用BJH法测定MWCNTs的孔径分布及孔容积。从图3中可以看出，MWCNTs的孔径主要集中在5～32 nm之间。经过修饰处理之后，孔径稍有变化，在13～32 nm之间的有所减少，而5～10 nm之间的却明显增加，但平均孔径MWCNTs-ALG仍大于MWCNTs。除此之外，MWCNTs-ALG孔容积也有一定程度增加。

图2 未处理的MWCNTs(a)和MWCNTs-ALG(b)的TEM照片Fig.2 TEM images of raw MWCNTs(a)and MWCNTs-ALG(b)

图3 MWCNTs(a)和MWCNTs-ALG(b)的孔径分布Fig.3 Pore diameter distribution of MWCNTs(a)and MWCNTs-ALG(b)

3.2 ALG-MWCNTs-ADV复合物的体外释放曲线

从图 4可见，ALG-MWCNTs-ADV复合物在0.2%SDS-PBS中的累积释放率为80.1%，释放持续约41 h。由于ADV与MWCNTs-ALG之间这种强烈的相互作用，使得部分非共价结合较牢固的ADV分子很难脱附下来;另外，在吸附过程中，MWCNTs一部分sp2电子转移到被吸附的ADV轨道上。由于ADV本身共轭程度较高，堆积作用强，提供给MWCNTs的sp2轨道较多，因此两者之间的吸附力较强，不容易脱附下来［15］，从而使释放缓慢。

图4 ALG-MWNTs-ADV复合物的体外释放曲线Fig.4 Release curves of ALG-MWNTs-ADV

3.3 体外释放度模型拟合

见表1。各模型间释放度与时间均有较好的相关性，经Peppas方程拟合得时间项t的指数n=0.732 2，0.45 ＜n＜0.89，且 Higuchi方程拟合仍有很好的线性关系;表明ALG-MWCNTs-ADV基本以恒定速率主动释放，受介质浓度影响较小，符合长效制剂要求。

表1 各模型拟合方程及拟合相似度数据Tab.1 Fitting of drug release data of optimized formulation according to various models

4 结论

MWCNTs经过ALG修饰后，团聚现象基本消失，长度变短，比表面积明显增大，孔径也相应增大，有利于对ADV的吸附。

MWCNTs-ALG作为载药载体，对 ADV的载药率为(142±5)%。体外释药试验表明，能使药物缓慢释放，释放时间达41 h，累积释放率达80.1%。同时，MWCNTs-ALG释药行为符合 Higuchi模型，基本以恒定的速率释放药物，符合长效制剂要求。

基于CNTs特殊的性能，CNTs在药物领域作为载体的研究将继续深入，并逐渐走向临床应用。探讨载药CNTs的释药机理，用于指导CNTs载体的实际应用，是今后的研究重点之一。

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