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高分子物性與加工報告 幾丁質摻合聚乳酸酯微粒於藥物釋放系統 之研究研 班級：化材三甲 姓名：黃政鈞 學號：49740018 任課教師：謝慶東 教授 簡介 藥物控制釋放 藥物治療主要是希望藥物在預期的時間內，能有效的應用在所需治療的 目標位置，並且能避免在傳輸過程發生分解或引起一些不必要的副反應。 微粒包覆技術 1.最早應用於藥物控制釋放之技術。 2.微粒包覆藥物後，經高分子薄膜或基質而緩慢釋出，以達到控制釋放之目的。 3.依包覆材料之不同，所得的藥物釋放速率可能不同。 濕式相轉化法 濕式相轉化製程大多使用於薄膜製作之研究；主要利用溶劑與非溶 劑的擴散交換，將高分子溶液浸入非溶劑中，使高分子溶液產生相分離 沉澱形成凝膠。本實驗以此製程方式製備藥物載體微小球。 簡介 幾丁質 1.稱為殼質素(Chitin)，由單體N-乙醯葡萄胺糖及葡萄胺糖 形成高分子多醣體聚合物。 2.具有生物活性、無毒性、良好組織相容性、生物可分解性。 3.對創傷治癒效果良好，並且具有促進血小板活性，加速 止血的效果。 4.應用於外科手術縫合線、人工皮膚、止血材料等生醫材 料。 乳酸/羥基乙酸共聚合高分子(PLGA) 1.將聚羥基乙酸的鏈段導入聚乳酸中，使形成聚乳酸 與聚羥基乙酸的共聚合物。 2.無毒性、生物分解性、生物相容性。 3.可與其他高分子相混溶。 實驗藥品 1.幾丁質(Chitin) 2.乳酸/羥基乙酸共聚合物 (Poly(DL-Lactide-co-Glycolide)) 3.聚乳酸(Poly(DL-Lactide)) 4.氯化鋰(Lithium Chloride) 5. N,N-Dimethylacetamide(DMAc) 6. Chlorambucil Sigma 7. Albumin,Bovine 8. Bio-rad Protein Assay 實驗方法(1) 實驗方法(2) 1. Chitin/PLGA不同重量比摻合微小球之藥物包覆 將抗癌藥物chlorambucil分別溶入chitin/PLGA以不同重量比摻合的混合液中，將 混合溶液滴入水中，使其形成包覆藥物的微小球。 2.不同溫度製程之 Chitin/PLGA 摻合微小球之蛋白質包覆 將白蛋白溶入 chitin /PLGA 以 1/3 比例摻合成混合溶液，分別滴入水溫40℃、 50℃、60℃、70℃、90℃中，形成包覆蛋白質微小球。(PLGA共聚比例為 50/50) 3. Chitin與不同共聚比例PLGA及PLA摻合微小球之蛋白質包覆 將白蛋白各別溶入chitin與不同共聚比例PLGA摻合的混合溶液中，並滴入水中， 使形成包覆蛋白質的微小球。 ※以上後續實驗步驟與實驗方法(1)相同 結果與討論(1) PLGA Chitin Chitin/PLGA=1/3 Chitin/PLGA=3/1 圖1 chitin 微小球與 Chitin/PLGA 以不同重量比摻合之微小球剖面SEM圖 1.由SEM觀察製備之Chitin/PLGA 摻合微小球，其體積約在 600~1200μm，且 體積隨著 PLGA 摻合比例增加而增加，並發現摻合微小球中存在著 PLGA 顆 粒散佈於 chitin 基質之中，摻合微小球以 PLGA 為分散相，chitin 為連續相， 呈現微相分離的狀態，在DSC 和 XRD 的分析中也發現到相同狀態。 2.以SEM觀察不同溫度製程之Chitin/PLGA 摻合微小球，隨著水相溫度的增加， PLGA(Tg=50 ℃) 顆粒逐漸變小，且分散均勻，至 70℃以上 PLGA 微小顆粒已 不易於剖面中觀察得到。由 DSC 圖譜分析得知，製成溫度提升時Chitin/PLGA 分子間作用力增加。因此提高製成水相溫度可增進Chitin/PLGA 的摻合性。 結果與討論(2) 3.由水含量測試結果顯示，水相製程溫度 改變，對微小球水含量改變不大；而改變 PLGA共聚組成比例，因親水性的 Glycolide增加比例不明顯，雖對吸水量有 些微的影響，但水含量增加有限；改變重 量摻合比例，對微小球 的含水量變化有較 顯著的影響，隨著chitin摻合比例的增加 含水量增加。 圖2 以不同重量比摻合之微小球之水含量 圖3 不同溫度製程之 Chitin/PLGA 以 1/3比摻合微小球之水含量 圖4 Chitin 與不同共聚比例之 PLGA 摻合微小球與 Chitin/PLA 摻合微小球之水含量 結果與討論(3) 4.由 SEM 圖和裂解重量損失的結果顯示， Chitin/PLGA 摻合微小球進行裂解作 用是藉由表面 chitin 的剝蝕效應與 PLGA 水解溶蝕作用所造成，其裂解的速率 與Chitin/PLGA 摻合微小球之水含量程度有關。因此，當chitin 摻合比例或摻合 的 PLGA 之 Glycolide 共 聚比例較高時，其裂解的速率較快。 結果與討論(4) 圖8 Chitin/ PLGA 以不同重量比摻合之微 小球之藥物釋放曲線 圖9 不同溫度製程之 Chitin/PLGA 以 1/3 摻合微小球之蛋白質釋放曲線 圖10 Chitin與不同共聚比例之PLGA摻合微小 球和Chitin/PLA摻合微小球之蛋白質釋放曲線 5.包覆抗癌藥物 chlorambucil 的 Chitin/PLGA 摻合微小球，藥物釋放能力受水 含量和裂解速率的影響，其具有兩階段的藥物釋放模式，初期為快速大量釋放， 後期為緩慢而延續的釋放，因此可延緩藥 物釋放至 7 天以上，有此實驗 結果顯示，此藥物載體具控制藥物釋放的能力。 6.以白蛋白在不同溫度製程與不同共聚比例之 PLGA 系列的摻合微小球包覆進 行蛋白質釋放行為，發現製成溫度提高或摻合的 PLGA 之 Glycolide 共聚比例 較高時，微小球的釋放速率會增加；但白蛋白為大分子，相較chlorambucil抗 癌藥物，白蛋白釋放速率比抗癌藥物的釋放速率來的慢，可持續釋放至 14 天 以上，且呈現初期緩慢釋放，後期大量釋放的行為。 結論 本研究利用溼式相轉化方法，製備幾丁質(chitin) 摻合聚乳酸酯(PLGA)之藥物載體微小球，並藉由改變 不同的摻合與製程條件，製備具不同的藥物釋放行為 模式的藥物載體微小球，達藥物控制釋放之目的，本 實驗研究顯示 Chitin/PLGA 微小球對於生物體內藥理 釋放系統的應用具有相當的潛力。 參考文獻 1. 林宜美，幾丁質摻合聚乳酸酯微粒於藥物釋放系統之研究，中央大學化 學工程與材料工程研究所碩士論 文，民國91年6月 2. 吳柏昇，丁醯化殼聚醣及其與聚乳酸摻合物之研究，成功大學化學工程 \ 研究 所論文，民國 89 年 6 月 3.糜福龍，幾丁聚醣應用於藥物及疫苗傳輸系統之設計及研究 中央大學化 學工程研究所論文，民國 86 年 4月 4.P. K. Gupta, H. Johnson and C. Allexon, J. Control. Release., vol.26, pp229, 1993. 5. H. Simpson and I. Mc Kinlay, Brit. Med. J., vol.4, pp462, 1975.