化學修飾雙性幾丁聚醣衍生物及其持水性質研究

Abstract

幾丁聚醣只能溶解在稀酸水溶液中，故本論文中希望化學改質幾丁聚醣進而改善其溶解性與增加應用性，得到可完全溶在中性純水中的幾丁聚醣衍生物。利用在幾丁聚醣上的羥基與胺基接上親水性羧甲基酸(carboxymethyl)，得到可完全溶在中性純水中的N，O-carboxymethyl chitosan (NOCC)。為了能夠包覆雙性藥物達到控制藥物釋放效果，所以我們在NOCC上殘留的胺基接枝上疏水性己醯基，合成出同時具有hydrophilic/hydrophobic的水溶性幾丁聚醣衍生物(HNOCC)。此外還另外合成出可完全溶解於CH2Cl2、CHCl3等有機溶劑的O-hexanoyl chitosan及N,O-hexanoyl chitosan，可用來包覆高親油性的藥物。 本研究由不同羧甲基酸接枝率(DS)和己醯基接枝率(DH)組成八種兩性衍生物。幾丁聚醣本身具細微結晶區域，由XRD知道NOCC因NaOH及接枝羧甲基酸，會破壞其結晶性；當HNOCC因導入己醯基後又稍增加結晶度。由FTIR-ATR研究衍生物分子內部的氫鍵強度，推測隨提高羧甲基酸化程度，因為-COOH產生的conjugative H-bond會導致分子間氫鍵增加相對結構越緊密；但HNOCC接枝長碳鏈己醯基後卻會破壞氫鍵強度，撐開分子間間距，因此能有更多氫鍵與水形成鍵結，而提高保濕能力。配合DSC掃描濕膜內含鍵結水量，同時進行材料吸濕率、持水率實驗，其中以HNOCC-3A (DS=0.5，DH=0.441)的保濕能力最好。在膨潤度試驗中，相較幾丁聚醣在中性時分子會緊縮，以genipin交聯後HNOCC膜的在中性環境下仍有膨潤態。HNOCC水膠在中性環境下的膨潤度可是NOCC的四倍，所以HNOCC可說是含水率材料。 另外還以兩性幾丁聚醣衍生物包覆雙性藥物ibuprofen，進行藥物釋放。發現因HNOCC的雙性化學結構可以平衡IBU產生的hydrophilic/ hydrophobic界面，即HNOCC能夠和IBU較為互溶，在包覆藥物成膜後也比較無明顯IBU結晶現象。HNOCC-3系列因羧甲基酸接枝率高，所以分子結構較緊密又呈現較高雙性特徵，所以釋放速率是最低的。 水溶性NOCC材料被研究已久，兩性幾丁聚醣HNOCC則是新開發材料，且仍保有原NOCC的pH敏感性，HNOCC又有更加顯著的pH敏感，可作為智慧型生醫材料。同時具驚人保水能力，又可完全溶解於中性純水。經過細胞毒性試驗，知道雙性幾丁聚醣是低細胞毒性材料。基於我們上述驗證實驗雙性幾丁聚醣衍生物可以說具有高潛力的生醫材料。