胶束介绍
胶束的性质结构及应用

• • • 非极性有机物增溶物在胶束内部 极性长碳链有机物(如醇类、胺类等)增溶在表面活性剂分子之间 既不溶于水也不溶于油的有机物(如某些染料、苯二甲酸二甲酯等) 增溶在胶束表面
•
极性有机物(如苯甲酚等)增溶在非离子型的示意图
胶束的应用
B. 配方组成来源较广,可用性较强,且价格较低。其原理为 当聚合物胶束的局部环境受到外力冲撞时,胶束壁就会破 损,胶束内的自修复剂就会向外流出,与在分散在涂料的 基体中的催化剂的催化下迚行聚合,将涂层表面的裂缝自 动修复。
胶束的应用
——作为自修复材料的实例
徐炽焕等采用相分离方法制备了以硅氧烷为基础的自修复剂, 他们将自修复剂对羟基聚二甲基硅氧烷 - 聚二乙氧基硅氧烷液 滴 (HOPDMA-PDES) 和包裹有锡催化剂 ( 二月桂酸二丁基锡, DBTL) 的聚氨基甲酸乙酯微胶束分散在乙烯基酯预聚体及黏合 剂混合物中,此时HOPDMA和 PDES不会发生反应,当胶束遭到 机械外力时,锡催化剂就从会胶束中破壳而出与自修复剂混合 促使HOPDMA和 PDES发生缩聚反应。同时,依靠添加的黏合促 迚剂充分湿润和粘结修复裂开表面,最终自修复剂固化完成修 复。制备的微胶束直径分布在 50~450μm范围内。他们还迚行 了断裂试验,改变 PDMS 、黏合促迚剂、微胶束和乙烯基酯的 配比,得到断裂负荷最大为 37% ,在 50℃下修复 24h ,自修复 效率最高达到24%左右。
胶束的形成过程

胶束的形成过程胶束是由表面活性剂分子在溶液中自组装形成的一种特殊结构。
表面活性剂是一类分子,具有亲水头基和疏水尾基,可以降低液体表面的表面张力。
当表面活性剂加入到水中时,它们会在水中形成胶束,从而使溶液呈现出特殊的性质。
下面将详细介绍胶束的形成过程。
胶束的形成需要有适当的表面活性剂。
表面活性剂分子由疏水尾基和亲水头基组成,疏水尾基主要是由长碳链构成,而亲水头基则是由含有氧、氮、硫等原子的极性基团构成。
这种结构使得表面活性剂在溶液中既能与水分子相互作用,又能与疏水溶质相互作用。
当表面活性剂加入到水中时,水分子与表面活性剂分子之间会发生相互作用。
由于表面活性剂分子的疏水尾基与水分子不相容,疏水尾基会聚集在一起,形成疏水核心。
而亲水头基则与水分子相互作用,向外面包围着疏水核心。
这样一来,表面活性剂分子就形成了所谓的胶束结构。
胶束的形成过程可以用以下几个步骤来描述:1. 分散:当表面活性剂加入到水中时,由于分子热运动的作用,表面活性剂分子会快速地均匀分散在水中。
在这个阶段,表面活性剂分子与水分子之间发生的主要相互作用是范德华力。
2. 吸附:随着表面活性剂分子的加入,它们会开始与水分子发生更为紧密的相互作用。
亲水头基与水分子形成氢键,疏水尾基则聚集在一起形成疏水核心。
这个过程称为吸附。
3. 聚集:随着表面活性剂分子的吸附,疏水尾基会逐渐聚集在一起,形成胶束的疏水核心。
同时,亲水头基继续与水分子相互作用,形成胶束的亲水外壳。
这个过程称为聚集。
4. 动态平衡:在形成胶束的过程中,表面活性剂分子在溶液中会不断地吸附和解吸附。
当溶液中的表面活性剂分子浓度达到一定值时,胶束的形成会达到动态平衡。
在这个平衡状态下,胶束的数量和大小保持相对稳定。
总结起来,胶束的形成过程包括分散、吸附、聚集和动态平衡。
在这个过程中,表面活性剂分子通过亲水头基与水分子相互作用,形成胶束的亲水外壳;而疏水尾基则聚集在一起,形成胶束的疏水核心。
胶束形成原理

胶束形成原理胶束形成原理胶束是由表面活性剂分子在溶液中形成的一种结构,具有疏水性和亲水性两端,可以将疏水性物质包裹在内部,形成类似微小颗粒的结构。
本文将详细介绍胶束的形成原理。
一、表面活性剂分子表面活性剂分子是胶束形成的关键因素。
它们具有两种互相排斥的特性:疏水性和亲水性。
这种特殊的结构使得表面活性剂分子能够在溶液中形成稳定的胶束结构。
二、疏水作用力疏水作用力是指由于疏水基团之间的排斥而使得疏水基团聚集在一起的力量。
在溶液中,由于周围都是极性分子,因此会使得非极性物质趋向于聚集在一起。
这种趋向就是疏水作用力。
三、亲水作用力亲水作用力是指由于极性基团之间相互吸引而使得极性基团聚集在一起的力量。
在溶液中,由于周围都是非极性物质,因此会使得极性分子趋向于聚集在一起。
这种趋向就是亲水作用力。
四、胶束的形成过程表面活性剂分子在溶液中的结构是非常复杂的,但是可以简化为两种类型:疏水基团和亲水基团。
当表面活性剂分子浓度较低时,它们会随机地分散在溶液中,没有任何特殊的结构。
但是当浓度逐渐升高时,疏水基团之间的疏水作用力逐渐增强,使得它们开始聚集在一起形成小团块。
同时,亲水基团也开始相互吸引,在疏水基团的周围形成了一个稳定的层。
这个过程可以看作是一个动态平衡过程。
当表面活性剂分子浓度较低时,疏水基团和亲水基团之间没有明显的相互作用;当浓度较高时,疏水基团之间开始聚集形成小颗粒,并且亲水基团也开始相互吸引形成稳定层;当浓度达到一定值时,胶束结构变得稳定并且不再发生变化。
五、胶束的稳定性胶束的稳定性与表面活性剂分子的结构有关。
疏水基团之间的疏水作用力使得它们聚集在一起形成小颗粒,而亲水基团则在疏水基团周围形成了一个稳定层。
这种结构使得胶束具有很强的稳定性,即使在极端条件下也不容易破坏。
六、应用胶束具有很多应用,例如在油水混合物中可以将油包裹在内部形成乳液,用于洗涤剂、化妆品等领域。
此外,胶束还可以作为载体将药物包裹在内部,在药物输送、生物医学等领域有广泛应用。
ctab胶束zeta 电位

CTAB胶束Zeta电位1.介绍CTAB(正十六烷基三甲基溴化铵)是一种阳离子表面活性剂,常用于纳米颗粒的制备过程中形成胶束。
胶束是由表面活性剂分子在一定浓度下自组装形成的结构,其中亲水头基位于外层,疏水烃基位于内层。
胶束中心带有电荷,可以通过测量Zeta电位来表征。
2.胶束形成过程2.1 表面活性剂的结构表面活性剂分子通常由亲水基团和疏水基团组成。
CTAB的亲水基团是季铵盐,疏水基团是十六烷基。
在适当的浓度下,CTAB分子会形成胶束结构。
2.2 胶束形成过程当CTAB分子浓度较低时,它们会均匀分散在溶液中,并与溶剂分子相互混合。
随着CTAB浓度的增加,表面活性剂分子开始聚集形成脂质结构,通过疏水相互作用而形成的团簇。
2.3 胶束结构胶束结构的形成过程中,CTAB分子的疏水基团朝向内部,亲水头基团朝向外部。
这种布局可以最小化疏水基团与水分子的接触。
疏水基团之间的相互作用使得胶束形成更为稳定。
3.Zeta电位的测量Zeta电位是测量胶束分散稳定性的重要参数。
它是衡量胶束表面带电性质的标志,与胶束的分散性、稳定性密切相关。
3.1 Zeta电位的定义Zeta电位定义为胶束与周围溶液之间的电势差,反映了胶束载荷分布的特征。
Zeta电位可以通过光散射技术进行测量,通过计算光散射角度来得出。
3.2 影响Zeta电位的因素•pH值:胶束表面电荷受到溶液中氢离子浓度的影响,不同pH值下胶束的Zeta电位会有所不同;•离子强度:溶液中的离子浓度会影响胶束表面电荷的分布,从而改变Zeta 电位;•温度:温度的变化会影响胶束的结构稳定性,进而影响Zeta电位的测量。
3.3 Zeta电位的应用Zeta电位的测量可以用于评估胶束的稳定性和分散性。
Zeta电位的数值代表了胶束的带电状态,一般来说,绝对数值较大的Zeta电位表示胶束稳定性较高。
4.总结CTAB胶束的Zeta电位是反映胶束分散性和稳定性的重要指标。
Zeta电位可以通过测量胶束与周围溶液之间的电势差来获得,对胶束的带电状态进行评估。
制备胶束的方法

制备胶束的方法胶束是由表面活性剂分子在水溶液中自组装而成的小球状结构,可以将水沉淀性差的物质包裹在其内部而形成稳定的分散液体。
胶束在化妆品、医药、油漆、纺织等领域有广泛的应用。
下面将根据制备方法的不同,对胶束的制备进行分类介绍。
1. 溶剂浸润法溶剂浸润法是一种简单的制备胶束的方法。
首先,选用合适的表面活性剂和溶剂,将表面活性剂加入溶剂中,搅拌使其溶解均匀。
然后将要包裹的物质(如药物、颜料等)加入溶液中,继续搅拌。
当胶束形成后,可通过旋转离心或过滤分离液体和固体。
2. 逆相微乳液法逆相微乳液法是一种高效的制备胶束的方法。
将水和非极性溶剂(如正庚烷、正十二烷等)混合,加入表面活性剂和辅助表面活性剂,搅拌均匀,在此基础上添加要包裹的物质。
通过控制表面活性剂和助剂的类型和配比,可以调节胶束的大小和稳定性。
此外,逆相微乳液法制备的胶束通常具有良好的生物相容性,常用于药物输送和医疗领域。
3. 相转移法相转移法是一种常用的制备胶束的方法。
首先,用氯仿等溶剂将非极性成分和表面活性剂氯化铵溶于水相中,加入较强的还原剂(如三苯基膦硼氢化钠),形成亲油性阴离子,并转移到水相中。
然后加入阳离子表面活性剂(如DTAB),由于表面电荷之间的相互吸引,阴离子与阳离子表面活性剂形成胶束。
相转移法可以制备具有分子内表面活性剂的“超分子”,并且胶束的分散稳定性和尺寸分布较为均匀。
4. 自组装法自组装法是一种简单的制备胶束的方法,主要利用表面活性剂分子间的静电作用力、疏水作用力等方式,快速自组装形成胶束。
自组装法不需要采用昂贵的设备和特殊的试剂,也不需要添加分解剂,适用于制备稳定胶束。
其缺点是对溶液组成的偏好性较高,对于大分子的物质,胶束尺寸难以控制,并且自组装法制备的胶束在高浓度下易聚集。
综上所述,制备胶束的方法是多种多样的,不同的制备方法各有优缺点。
选用何种方法需要根据实际需要和胶束的性质来进行选择。
随着科技的发展,制备胶束的方法将会越来越成熟,为其在更多的领域中发挥重要作用提供了广阔的发展前景。
胶束名词解释

胶束名词解释
胶束是一种由表面活性剂分子组成的微小凝聚体,其中分散着其他物质。
胶束在溶液中形成,其主要特征是能够将非极性物质包裹在其内部,使其在水中可以形成悬浮液。
胶束通常具有亲水性头基和疏水性尾基,通过调节头基和尾基的比例可以控制胶束的性质和结构。
胶束的形成是因为表面活性剂分子具有两端性质不同的部分,一端具有亲水性,另一端具有疏水性。
在水中,疏水性部分趋于聚集在一起,形成一个核心,而亲水性部分则朝向水相。
当亲水性头基的数量占优势时,胶束形成。
胶束中的尾基与疏水物质相互作用,使其分散在水中,避免其重新聚集形成沉淀。
胶束有很多应用,其中最常见的是在清洁产品中。
由于胶束可以将油脂等非极性物质包裹在内部,形成悬浮液,所以它们在清洁过程中能够更有效地去除污垢和污迹。
此外,胶束还具有温和性质,不会对皮肤或物体表面造成损害。
另一个重要的应用领域是药物输送。
胶束可以将药物包裹在内部,并在体内运输,以便药物的有效吸收和靶向治疗。
由于表面活性剂分子可调节胶束的稳定性、大小和形状等特性,因此可以根据不同的药物要求来设计和调整胶束的性质。
胶束还可以用于化学分析中。
由于胶束中的疏水尾基具有潜在的催化活性,可用于催化反应或催化剂的负载。
此外,胶束还可以通过改变疏水尾基的长度或取代基的种类来调节反应速率和选择性。
总而言之,胶束是由表面活性剂分子组成的微小凝聚体,在溶液中能够将非极性物质包裹在其内部。
胶束具有许多应用,包括在清洁产品、药物输送和化学分析中。
通过调节胶束的结构和性质,可以实现特定的功能和效果。
溶胶胶束的概念
溶胶胶束的概念溶胶胶束是一种微观结构,是由胶束(micelle)形成的分散相,胶束是一种在溶液中形成的自组装聚集体,通常由一个或多个表面活性剂分子(surfactant molecules)或胶束形成剂(amphiphilic molecules)组成。
在适当的条件下,这些表面活性剂分子可以通过尾部的疏水性部分聚集在一起形成胶束,而头部的亲水性部分则暴露在胶束的外部与溶剂相互作用。
胶束的形成是由于表面活性剂分子的疏水性部分(通常为碳链)迫使它们聚集在一起,以最小化与溶剂的接触。
疏水性部分凝聚在一起形成一个疏水核心,而亲水性头部则与溶剂中的水分子相互作用。
这种聚集将疏水基团放在内部以储存能量,并将亲水基团暴露在外部以最大程度地增加与溶剂之间的相互作用力。
胶束的形成通常要求一定的条件,比如适当的温度、浓度和p H值。
在适当的条件下,表面活性剂分子可以发生胶束形成,由此形成的胶束水溶液称为溶胶。
溶胶胶束具有许多独特的性质和应用,因此在科学研究和工业生产中得到广泛关注和应用。
溶胶胶束具有一些重要的特征。
首先,溶胶胶束的大小通常在纳米到微米的尺度范围内,相对较小而均匀。
这使它们在一些应用中具有优势,例如在药物传递中,胶束可以通过细胞膜进入细胞内,有效地释放药物。
其次,溶胶胶束的结构可以调控,并且在一定范围内可以通过改变温度、溶液浓度、添加物质等外部条件来控制。
这种结构可调性使胶束在纳米材料制备、纳米传感器和催化剂等领域具有广泛应用前景。
此外,溶胶胶束还具有良好的溶液稳定性。
由于胶束内部是由疏水性基团构成的疏水核心,可以有效防止胶束聚集和沉淀。
这种稳定性使得溶胶胶束在乳化剂、润湿剂和稳定剂等方面具有广泛用途。
溶胶胶束的形成和性质对于许多重要的应用具有重要意义。
在生物医学领域,溶胶胶束可用于药物传递系统,通过将药物包裹在胶束内部,达到改善药物的溶解度、稳定性和生物利用度的目的。
此外,溶胶胶束还可以用于生物传感和细胞成像等领域。
药物制剂中胶束的制备与性能研究
药物制剂中胶束的制备与性能研究药物制剂中的胶束是一种重要的载体系统,它在药物输送和控释领域具有广泛的应用前景。
胶束具有天然疏水性的内核,可以有效地封装和释放水溶性药物,同时通过表面修饰可以实现针对性输送。
本文将介绍胶束的制备方法和性能研究的相关进展。
一、胶束的制备方法胶束的制备方法可以分为几种常用的技术,包括溶剂蒸发法、薄膜分散法、溶剂置换法和超声法等。
1. 溶剂蒸发法溶剂蒸发法是一种常用的制备胶束的方法。
首先,在合适的溶剂中溶解药物和表面活性剂,形成溶液。
接下来,通过控制温度和搅拌速度等条件,使溶剂逐渐蒸发,形成胶束。
2. 薄膜分散法薄膜分散法是一种基于薄膜的制备方法。
首先,在薄膜上均匀涂布药物和表面活性剂溶液,形成薄膜。
然后,薄膜被撕碎或者超声处理,生成胶束。
3. 溶剂置换法溶剂置换法是一种通过溶剂的置换来制备胶束的方法。
首先,在某种溶剂中溶解药物和表面活性剂,形成溶液。
然后,通过加入其他溶剂,使原溶剂的浓度逐渐降低,导致胶束的形成。
4. 超声法超声法是一种使用超声能来促使胶束形成的方法。
通过将药物和表面活性剂溶解在溶液中,然后通过超声波的辐射作用,使溶液中的分子重新排列,最终形成胶束。
二、胶束的性能研究胶束在药物制剂中的性能研究主要包括药物的包封率、药物的释放行为、胶束的稳定性和毒理学评价等。
1. 药物的包封率药物的包封率是指胶束中药物的相对含量。
包封率的高低可以反映胶束对药物的封装效率。
一般来说,包封率越高,药物释放的时间越长,输送效果越好。
2. 药物的释放行为药物的释放行为是指胶束封装的药物在特定条件下的释放速率和机制。
可以通过调整胶束的结构和表面性质来控制药物的释放行为,实现药物的准确输送和控释。
3. 胶束的稳定性胶束的稳定性是指胶束在储存和输送过程中的稳定性能。
稳定的胶束可以保持药物的封装状态,减少药物的损失和释放,提高药物的有效输送。
4. 毒理学评价胶束作为一种药物载体系统,在应用中需要进行毒理学评价。
胶束介绍
希望对从事微球、纳米粒、胶束给药研究的人们有所裨益嵌段共聚物胶束的研究进展摘要:综述了嵌段共聚物胶束形成机理,组成、结构、类型,理化性质,制备方法和影响因素,药学方面的应用等进展。
关键词:胶束,嵌段共聚物,给药载体,综述嵌段共聚物是指在单一线性共聚物分子中存在两种或两种以上结构不同的链段,可根据需要合成具有特定化学结构、分子量的共聚物。
两亲性共聚物在溶液中可自组装成特定的超分子有序聚集体——胶束。
目前,胶束在药学领域主要作为表面活性剂、药物载体、增溶剂和纳米材料等。
本文就嵌段共聚物胶束的各种性质及在药学中的应用进行简要综述。
1.嵌段共聚物胶束的组成、结构、类型:嵌段共聚物胶束是由两亲性嵌段共聚物在水中溶解后自发形成核壳结构的高分子胶束,完成对药物的增溶和包裹,其载体多为人工合成,可生物降解,在水性介质中热力学稳定。
胶束主要由亲水性的壳和亲脂性的核组成,其材料多为亲水-疏水嵌段共聚物,亲水嵌段多为具有生物相容的共聚物如聚乙二醇(PEG)、聚氧乙烯(PEO),聚乙烯吡喏烷酮(PVP)等;疏水嵌段多可生物降解的共聚物如聚乳酸(PLA)、乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚ε-己内酯(PCL)、聚苄基天门冬氨酸(PBLA)、聚苄基谷氨酸(PBLG)等,也有不可降解的聚苯乙烯(Pst)、聚异丙基丙烯酰胺(PIPAA)等。
此外,也有三嵌段的亲水-疏水-亲水共聚物作为胶束的材料,如泊洛沙姆(PEO-PPO-PEO),PEG-PLGA-PEG等(1)。
胶束的形态,有球状、囊泡状、棒状、层状、六角束状、洋葱状、蠕虫状等。
根据胶束亲水-疏水嵌段长度的不同,可将胶束分成两种,若亲水端长度大于比疏水端,形成星形胶束,亲脂嵌段大于亲水嵌段,则形成平头胶束(2)。
2.胶束的形成机理、影响因素及理化性质:2.1形成机理:嵌段共聚物胶束的形成取决于疏水端的吸引力和亲水端的排斥力。
依据热力学定律,核壳界面的表面自由能较小时胶束更稳定,此时胶束收缩,界面积缩小,亲水端的空间排斥力增大;界面张力和空间排斥力相互制约,使胶束不能无限的聚集或舒张而形成具有稳定粒径的胶束体系。
ctab形成胶束的条件
ctab形成胶束的条件胶束是由表面活性剂分子在溶液中自组装形成的一种特殊结构。
表面活性剂分子具有亲水头基和疏水尾基,当在适当条件下时,表面活性剂分子会自发地形成胶束结构。
下面将介绍胶束形成的条件。
一、温度温度对胶束的形成有一定影响。
一般来说,随着温度的升高,胶束的形成趋势会减弱。
这是因为高温使溶剂的熵增加,使分子更倾向于分散而不是聚集形成胶束。
二、浓度浓度是胶束形成的重要条件之一。
当表面活性剂分子的浓度超过临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)时,胶束就会形成。
CMC是指溶液中表面活性剂浓度达到一定值时,胶束开始形成的临界浓度。
在低于CMC的浓度下,表面活性剂分子主要以单分子形式存在,而当浓度超过CMC时,表面活性剂分子会自发地聚集形成胶束。
三、pH值pH值对胶束形成也有一定影响。
不同表面活性剂分子的胶束形成pH范围不同。
在某一特定pH范围内,表面活性剂分子的疏水尾基会与聚集形成胶束,而在其他pH条件下,胶束可能解离或形成其他结构。
四、离子强度离子强度是指溶液中离子的浓度。
离子强度的增加会抑制胶束的形成。
这是因为离子与表面活性剂分子之间的相互作用会干扰胶束的组装。
一般来说,当离子强度较高时,胶束的形成会受到抑制。
五、溶剂性质溶剂的性质也会对胶束形成产生影响。
溶剂的极性和渗透性会影响胶束的稳定性和形成条件。
一般来说,极性溶剂有利于胶束的形成,而非极性溶剂则不利于胶束的形成。
六、表面活性剂分子结构不同结构的表面活性剂分子对胶束的形成条件也有影响。
表面活性剂分子的亲水头基和疏水尾基的大小、长度和分子间作用力都会影响胶束的形成。
一般来说,亲水头基较大,疏水尾基较长的表面活性剂分子更容易形成胶束。
胶束的形成条件包括温度、浓度、pH值、离子强度、溶剂性质和表面活性剂分子结构等因素。
在合适的条件下,表面活性剂分子会自组装形成胶束结构。
胶束在生物、化学和医药等领域中具有重要应用价值,深入理解胶束形成的条件有助于合理设计和应用表面活性剂。
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希望对从事微球、纳米粒、胶束给药研究的人们有所裨益嵌段共聚物胶束的研究进展摘要:综述了嵌段共聚物胶束形成机理,组成、结构、类型,理化性质,制备方法和影响因素,药学方面的应用等进展。
关键词:胶束,嵌段共聚物,给药载体,综述嵌段共聚物是指在单一线性共聚物分子中存在两种或两种以上结构不同的链段,可根据需要合成具有特定化学结构、分子量的共聚物。
两亲性共聚物在溶液中可自组装成特定的超分子有序聚集体——胶束。
目前,胶束在药学领域主要作为表面活性剂、药物载体、增溶剂和纳米材料等。
本文就嵌段共聚物胶束的各种性质及在药学中的应用进行简要综述。
1.嵌段共聚物胶束的组成、结构、类型:嵌段共聚物胶束是由两亲性嵌段共聚物在水中溶解后自发形成核壳结构的高分子胶束,完成对药物的增溶和包裹,其载体多为人工合成,可生物降解,在水性介质中热力学稳定。
胶束主要由亲水性的壳和亲脂性的核组成,其材料多为亲水-疏水嵌段共聚物,亲水嵌段多为具有生物相容的共聚物如聚乙二醇(PEG)、聚氧乙烯(PEO),聚乙烯吡喏烷酮(PVP)等;疏水嵌段多可生物降解的共聚物如聚乳酸(PLA)、乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚ε-己内酯(PCL)、聚苄基天门冬氨酸(PBLA)、聚苄基谷氨酸(PBLG)等,也有不可降解的聚苯乙烯(Pst)、聚异丙基丙烯酰胺(PIPAA)等。
此外,也有三嵌段的亲水-疏水-亲水共聚物作为胶束的材料,如泊洛沙姆(PEO-PPO-PEO),PEG-PLGA-PEG等(1)。
胶束的形态,有球状、囊泡状、棒状、层状、六角束状、洋葱状、蠕虫状等。
根据胶束亲水-疏水嵌段长度的不同,可将胶束分成两种,若亲水端长度大于比疏水端,形成星形胶束,亲脂嵌段大于亲水嵌段,则形成平头胶束(2)。
2.胶束的形成机理、影响因素及理化性质:2.1形成机理:嵌段共聚物胶束的形成取决于疏水端的吸引力和亲水端的排斥力。
依据热力学定律,核壳界面的表面自由能较小时胶束更稳定,此时胶束收缩,界面积缩小,亲水端的空间排斥力增大;界面张力和空间排斥力相互制约,使胶束不能无限的聚集或舒张而形成具有稳定粒径的胶束体系。
2.2影响胶束形成的主要因素:2.2.1共聚物嵌段的结构和比例当嵌段共聚物的疏水嵌段较长,比例较大时,有利于增溶量;如泊洛沙姆,随着PPO嵌段比例的增高,其可增溶内核越大,胶束聚集数增高,有利于增溶[2]。
共聚物的疏水嵌段的与药物的相容性(compatibility)也有重要影响,Zhang等[30]报道,将羟基喜树碱衍生化形成10,20-二异丁基二羧酸喜树碱后,在聚己内酯丙交酯-聚乙二醇-聚己内酯丙交酯(PCLLA-PEG-PCLLA)中的载药量从1%增加到7%;另据笔者观察,疏水嵌段的结晶性好,其内核容纳药物的空间较小,增溶性能较差。
如PEG-PCL对羟基喜树碱的增溶性就不如PEG-PCLLA(聚乙二醇-聚己内酯丙交酯)。
2.2.2溶剂溶剂极性不同,对各嵌段的作用不同,其规律为亲水嵌段与溶剂的极性越近,而疏水嵌段与溶剂的极性相差越远,胶束的聚集数越大,越有利于增溶[3]。
PaschalisAlexandridis〔4〕研究表明,甲酰胺-水、乙醇-水作为混合溶剂,可使Pluronic P105以均相溶解,不利于胶束的生成;而甘油-水共溶剂的影响则恰恰相反。
2.2.3添加剂依据亲水嵌段是否可离子化及离子化的程度,添加剂引入的离子会改变亲水链段的斥力,使胶束的形态发生变化[5]。
据笔者观察,加入过多的盐类可降低亲水嵌段的水化程度,出现盐析效益,使胶束析出;加入一些亲脂性的醇类、酯类则可以增加胶束内核的体积,使增溶量增加。
2.2.4温度通常在极性溶剂如水中,升温促使胶束形成,如PEO-PPO-PEO的水分散体系;而在非极性溶剂中形成的反向胶束,升温不利胶束形成(6)。
温敏胶束如PEO-PPO-PEO[2]胶束、PNIPPA-PAA[7]胶束和PEO-PLA-PEO胶束等;在温度升高时内核疏水性增强,CMC降低,利于胶束形成;进一步升高温度则可使胶束发生交联而形成凝胶,此温度称为最低临界溶解温度(LCST),在体外,此类温敏型胶束给药时为液态,而注射入体内后可形成凝胶,从而缓释药物[8]。
2.3胶束的理化性质:2.3.1 粒径胶束的粒径多在10-100nm,可滤过除菌,在体内不易被肝脾网状内皮系统(RES)吞噬。
胶束粒径主要取决于共聚物的分子量,制备方法等。
随着共聚物分子量的增大,胶束粒径增大;制备过程中所用有机溶剂的种类、超声的功率和时间、温度等都会影响粒径。
胶束的粒径和分散度可以用动力光散射法(Dynamic Light Scan,DLS)测量,形态及粒径分布可经原子显微镜、透射电镜、扫描电镜测定,分散度也可通过超离心黏度测定来完成(9)。
国内普遍采用DLS法。
2.3.2 药物的性质及分布亲水性的药物主要在胶束的表面增溶,脂溶性药物主要在胶束的核中增溶;两亲性药物则主要在胶束亲水、亲脂的界面增溶。
胶束通常用于包封亲脂性强的药物,药物与疏水嵌段的相容性可用下面公式表达(10):XSP=(δs-δp)2Vs/RT;其中,XSP 是药物与疏水嵌段的相互作用参数(又叫Flory-Huggins作用参数),δ是Scatchard-Hildebrand 溶度参数,s代表药物,p代表疏水嵌段,Vs是被增溶药物的摩尔体积,R是气体常数,T 是绝对温度。
XSP越小,药物与疏水嵌段的相容性越好。
对于离子型的药物和基因(荷负电),则可通过离子对或化学键合的方式被载于离子型胶束载体中;如顺铂(CDDP)同PEG- P(Asp)结合后,顺铂上的Cl与聚天门冬氨酸P(Asp)上的COOH交换,形成20nm的自组装共聚物-金属复合胶束,在生理环境下释放超过50h,体内AUC是游离药物的5.2倍,肿瘤部位的浓度是游离药物的14倍(9)。
2.3.3 临界胶束浓度(CMC)两亲性共聚物胶束CMC较低,我们测得的PEO-PCL的CMC 在1.0×10-8~8.7×10-7 mol /L;但也有一些胶束CMC较高,如泊洛沙姆(Poloxamer)的CMC可达1.0×10-4~1.0×10-2 mol /L;若要在体内达到长循环效果,CMC太高显然是不理想的,因为在体内的水性环境中,当浓度稀释至CMC以下,药物会迅速释放。
CMC常用芘荧光探针法(Pyrene fluorescence probe)测定。
芘是一种弱极性的稠环芳烃类化合物,对外界极性的变化非常敏感。
浓度在CMC以下时,微量芘可溶于水,当胶束开始形成时,芘立即分布到胶束的疏水核中;此时荧光强度增强,发射波长发生变化,激发波长发生红移。
表观CMC可从激发波长的I338/I333对浓度曲线得出(I338/I333是在338nm和333nm处的激发波长荧光强度的比值)。
斜率急剧变化表明胶束形成,表观CMC可从曲线的拐点求出。
其它探针还有十八烷基罗丹明B、2-(4’-N,N-二甲胺基)-3-甲氧基黄酮等。
另外,染料增溶法、表面张力法、微分比容法等都可用于CMC的测定(11)。
2.3.4 体外释放共聚物胶束的体外释放机制有3种:共聚物载体的溶蚀、从载体孔道扩散、从载体表面释放。
通常3种机制同时存在。
其体外释放可分为三相:起始突释相、扩散缓释相和降解缓释相。
起始突释相是位于粒子表面或近表面的药物在几小时内快速释放所致;扩散缓释相指药物通过载体孔道扩散释放;降解缓释相一般与载体的降解时间有关。
Ryu[12]研究了氯硝西泮/聚苄基谷氨酸-聚乙二醇胶束的体外释药,8天释药60%,释药速率随疏水嵌段的延长而减慢。
2.3.5长循环特性和靶向性胶束的大小类似于病毒和脂蛋白,能有效避免肝、脾网状内皮系统的吞噬;表面的PEG、PEO等亲水性共聚物具有良好的柔韧性,可在血浆中形成足够密的“构象云”,防止微粒聚集,不易受血浆蛋白和补体的调理,避免网状内皮系统、中性粒细胞、巨嗜细胞的吞噬。
这些性质使胶束可以较长时间存在于血液循环中,缓慢释放药物,因此一定程度上延长了药物的体内半衰期,这就是胶束给药系统的长循环特性。
由于肿瘤组织的渗透和滞留效应(EPR),胶束给药系统对实体瘤也有一定的靶向性;进一步在胶束的亲水嵌段如PEG、PEO末端接上配体和抗体,则可使胶束对特定的组织或器官具有更好的靶向性,也是目前新的研究热点之一。
如赵剑曦等(13)将抗神经特异蛋白的抗体(anti-A2-GP Ab与anti-GFA Ab)键合到pluronic分子上,以pluronic-抗体包裹异硫氰酸荧光素(FITC),结果肺中的FITC含量明显降低,脑部的含量明显增加,同法制备氟哌丁苯,药效活性提高两个数量级以上。
2.3.6.热敏性、ph敏感性某些胶束具有热敏性或pH敏感性。
chung(14)等制备了N-异丙基丙烯酰胺-b-丁基甲丙烯胺(PIPAAm-PBMA)胶束,多柔比星被包在PBMA的片段里,PIPAAm的外壳在高于32.5℃的最低临界溶解温度(LCST)时发生构型变化而释药。
此类胶束具温度敏感的特性,通过在PIPAAm的一端增加一个氨基或羟基可升高LCST,减慢相转换速率,通过外加电热装置可以增加其释放部位的选择性,降低药物的全身毒性。
Taillefer(15)用荧光探针法测定了聚异丙基丙烯酰胺-聚甲基丙烯酸共聚物胶束的相转变pH为5.7,有望成为抗癌药物载体。
3.胶束的制备方法:3.1化学共聚法:多柔比星(DOX)的-NH2可与聚乙二醇-聚天门冬氨酸[PEG-P(Asp)]的-COOH共价结合,当50%的-COOH与DOX结合后,P(Asp)的亲水性下降、亲脂性提高,可自发形成胶束,再通过亲脂作用包封游离的DOX,使其缓释延效(16)。
3.2物理包封法:(17)3.2.1溶解法将共聚物用适量蒸馏水溶解后,加入一定量的药物,搅拌一定时间,用0.45um 的滤膜过滤,得半透明乳光胶束溶液。
3.2.2乳化溶剂蒸发法共聚物溶于水,加入药物的氯仿溶液,超声或匀浆一定时间,蒸发除去氯仿,0.45um的滤膜过滤,得半透明乳光胶束溶液。
3.2.3透析法将共聚物和药物溶于与水混溶的有机溶剂如乙醇、二甲基甲酰胺或四氢呋喃中,装于透析膜中,用PBS或水透析一定时间,0.45um的滤膜过滤,得半透明乳光胶束溶液。
实际操作时要根据两亲性嵌段共聚物及药物的性质,包封的要求选择合适的方法。
若该共聚物易溶于水或水性介质,则可直接采用溶解法;若共聚物水溶性较差,可用透析法。
若共聚物不溶于水,可先溶于有机溶剂中,再缓慢加水,达临界含水量(Critical water content, CWC)后可形成胶束(10)。
4.在药学领域的应用研究:4.1抗肿瘤药物胶束Miwa等(18)合成N-十二烷基-羧甲基-壳聚糖共聚物并制成紫杉醇(Taxol)的胶束,粒径小于100nm,药物被胶束增溶后水中溶解度比原药的高1000倍。