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[摘要]目的制備紅芪多糖HG-2及建立紅芪多糖HG-2的含量測定方法,并聯合透明質酸水凝膠測定凝膠時間、釋藥量、降解及溶脹率等參數。方法采用SephadexG-25純化制備紅芪多糖HG-2,苯酚-硫酸法測定含量,并用化學改性法制備透明質酸(HA)水凝膠,將二者聯合制備紅芪多糖HG-2HA水凝膠。結果紅芪多糖HG-2的含量為95.97%,HA水凝膠的凝膠時間為(180±20)s;溶脹率為42.33%;并在第5天基本降解。紅芪多糖HG-2HA水凝膠釋藥在第120h已趨于平穩,釋藥量為86.15%。結論選用葡萄糖作為對照品測定紅芪多糖HG-2含量的方法簡便、準確。紅芪多糖HG-2HA水凝膠能夠起到緩釋作用,二者聯用具有可行性,可以為后續動物實驗提供理論依據。
[關鍵詞]紅芪多糖;SephadexG-25;苯酚-硫酸法;透明質酸水凝膠;釋藥
紅芪(HedysariRadix)為豆科巖黃芪屬植物多序巖黃芪(HedysarumpolybotrysHand.-Mazz.)的干燥根。具有固表止汗,補氣利尿,托毒斂瘡等功效[1]。常用于治療氣虛、多汗、慢性腎炎及心臟病等[2]疾病,效果顯著。其中紅芪多糖作為紅芪藥材的主要活性成分,具有抗自由基和抗腫瘤、調節免疫等多種藥理作用[3-5],由5種單糖組成[6-8]。水凝膠為三維網狀結構膠體[9],具有良好的生物相容性[10],常應用于組織工程材料、藥物緩釋載體、角膜接觸鏡材料等[11],因其獨特的性質,日益為科研研究及臨床應用所重視。透明質酸(Hyaluronicacid,HA)屬酸性黏多糖,首次發現是從牛眼玻璃體中分離得到[12],并具有改善皮膚代謝、保濕及促進透皮吸收的作用。HA水凝膠是HA與相應交聯劑交聯制成,其療效明顯延長[13],在治療骨關節炎、細胞增殖等方面有廣泛應用與研究。該課題前期研究發現紅芪多糖對骨關節炎有一定的治療作用,并且相關研究顯示HA水凝膠對骨關節炎有一定的治療作用,且具有緩釋藥物的作用。因此本試驗分離純化紅芪多糖HG-2并將其包封于HA水凝膠中,考察其凝膠時間、溶脹率、釋藥量以及酶降解速率等參數,并綜合以上相關參數分析其可行性,為后續大鼠骨關節炎的治療作用提供理論依據。
1材料
1.1儀器
UV-3300型紫外可見分光光度計(上海美普達儀器有限公司),KERN-ABJ型電子分析天平(上海實驗器材有限公司),YLA-2000型真空干燥箱(龍口市先科儀器公司),3K15型低溫高速離心機(SIGMA公司),冷凍干燥機(北京博醫康實驗儀器有限公司)。
1.2試藥
紅芪〔購自甘肅省隴西縣首陽鎮,經甘肅中醫藥大學楊扶德教授鑒定為豆科巖黃芪屬植物多序巖黃芪(HedysarumpolybotrysHand.-Mazz.)的干燥根〕。木糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖對照品(均來自上海源葉生物科技有限公司,批號分別為B21880、B21882、B21893、B21891、BB21931)。過硫酸銨(0.1mol•L-1)、四甲基乙二胺(0.1mol•L-1)(西安義信化工有限公司),其余試劑均為分析純。
2紅芪多糖HG-2的制備及含量測定
2.1紅芪多糖的提取
稱取500.0g干燥紅芪藥材,浸泡30min后10倍量水煎煮2次(分別為2h,1h),趁熱抽濾提取液并濃縮至一定體積,冷卻至室溫,濃縮液中加入無水乙醇使其含醇量達到60%,放置24h后抽濾,取沉淀用熱水溶解,離心濾過,所得濾液再次醇沉至含醇量達80%,室溫靜置24h。抽濾,沉淀物依次用無水乙醇、丙酮洗滌,待沉淀呈類白色時放入55℃烘箱中烘干即得紅芪多糖。
2.2精制紅芪多糖
取2.1項下紅芪多糖粉末5.0g,溶解并定容至25ml量瓶中,采用水提醇沉使乙醇濃度達到80%,連續沉淀2次,然后抽濾,沉淀物再用無水乙醇、丙酮洗滌至無色,使其在55℃烘箱中烘干,即得精制紅芪多糖。
2.3紅芪多糖的純化(脫蛋白)
取紅芪多糖10.0g溶解并定容至100ml量瓶中,采用Sevage法,加入同體積的正丁醇-氯仿(1∶4),振蕩30min,靜置分層,離心除去沉淀,上清液重復操作,直到無明顯沉淀,合并上清液后醇沉。沉淀物依次用無水乙醇,丙酮洗滌至無色時,于55℃烘箱中恒溫干燥12h,即得脫蛋白紅芪多糖。
2.4紅芪多糖HG-2的制備
取25.0gSephadexG-25凝膠充分溶脹后裝柱。稱取脫蛋白紅芪多糖2.0g,溶解并定容至50ml量瓶中,微孔濾膜濾過后進樣。洗脫劑為蒸餾水,流速:0.8ml•min-1。接樣,每3ml為1個樣,苯酚-硫酸法跟蹤檢測,測定吸光度(A)值,并繪制洗脫曲線,見圖1。合并主峰流出液,濃縮至一定體積,醇沉至醇濃度為80%,靜置24h,抽濾,沉淀物用丙酮脫色,放置55℃恒溫干燥箱中12h,即得紅芪多糖HG-2。
2.5試驗條件的選擇
2.5.1最大吸收波長根據紫外分光光譜顯示的吸收波長,可得最大吸收波長為490nm。2.5.2對照品取相同濃度的葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、鼠李糖和紅芪多糖HG-2溶液各2.0ml于具塞試管中,共9組。精密移取5%的苯酚溶液1.0ml至具塞試管中,搖勻,迅速滴加濃硫酸5.0ml,分別將其置于0、60、65、70、75、80、85、90、95℃水浴中恒溫15min,然后再冷卻至室溫,分別在490nm處測定A值,雙蒸水空白調零,結果見圖2。由圖2可知(未將0℃A值計入圖2,表1中說明k值變化),不同溫度下各糖的A值均有所變化。根據圖2曲線,將其按照溫度分為0~60、60~65、65~70、70~75、75~80、80~85、85~90、90~95共8個梯度,計算各部分曲線的斜率k值,見表1。從表1中可以得出,在75~80℃梯度內葡萄糖與紅芪多糖HG-2其k值最接近,說明二者在此溫度范圍內變化趨勢一致,線性關系較好,且二者75℃下A值均高于80℃的A值,因此在苯酚-硫酸法測定紅芪多糖HG-2的含量時,選擇葡萄糖為對照品,后續水浴溫度均選擇75℃。
2.6紅芪多糖HG-2的含量測定
2.6.1葡萄糖標準曲線的繪制精密稱取葡萄糖對照品2.5mg,蒸餾水定容至25ml量瓶中,使其濃度為0.1mg•ml-1的葡萄糖貯備液。精密移取上述貯備液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4ml于10ml具塞試管中,適量補水至體積為2ml。苯酚-濃硫酸法處理樣品,75℃水浴15min,再冷卻至室溫,以同樣處理的雙蒸水為空白進行比色,在490nm處分別測定對照品的A值。以A值為縱坐標,以對應的葡萄糖濃度(mg•ml-1)為橫坐標繪制標準曲線,得到的標準曲線為:Y=12.254X+0.0077,r=0.9982說明多糖濃度在0~0.1mg•ml-1范圍內,與A值呈良好的線性關系。2.6.2換算因子精密稱取2.2項下精制HPS10.0mg,蒸餾水溶解并定容至25ml量瓶中。精密吸取該溶液0.2ml于具塞試管中,補水至2.0ml,根據上述條件測定A值,并按照以下公式計算換算因子f。f=W/CD以上計算公式中W為稱取的精制HPS的質量(mg);C為多糖溶液中葡萄糖的濃度(mg•ml-1);D為多糖的稀釋倍數,計算得f=2.4。2.6.3含量測定精密稱取紅芪多糖HG-210.0mg,定容至25ml量瓶中。取0.2ml該溶液于10ml具塞試管中,補水至2.0ml,按上述條件測A值并計算。含量(%)=CDf/W×100%,C為HG-2的濃度(mg•ml-1),D為HG-2的稀釋倍數,W為稱取的HG-2的質量(mg)。計算得紅芪多糖HG-2的含量為95.97%。3紅芪多糖HG-2HA水凝膠的參數測定
3.1HA水凝膠的制備
精密稱取1.0g透明質酸鈉(分子量8萬~19萬),100ml去離子水充分溶解;加1ml甲基丙烯酸酐,用2mol•L-1的氫氧化鈉調pH值并保持pH值在8.0~8.5,反應12h。以上操作全部冰浴進行。然后放入冰箱攪拌12h。將上述反應后的溶液裝于透析袋并置于水中,3d氯化鈉溶液(0.1mol•L-1),3d超純水,每天換水4次。透析結束后裝入50ml離心管,冷凍干燥即得MeHA(甲基丙烯酸酯化的透明質酸)。精密稱取2.0mgMeHA置于1.5ml離心管中,加入160μl蒸餾水充分溶解,加入20μl過硫酸銨貯備液,混勻,再加入20μl四甲基乙二胺貯備液,迅速混勻,凝膠后即得HA水凝膠。
3.2紅芪多糖HG-2HA水凝膠的制備
稱取52.5mg紅芪多糖HG-2,定容至50ml量瓶(1.05mg•ml-1)。精密稱取2mgMeHA置于1.5ml離心管中,加入160μl紅芪多糖HG-2溶液充分溶解,加入20μl過硫酸銨貯備液,混勻,再加入20μl四甲基乙二胺貯備液,迅速混勻,凝膠后即得紅芪多糖HG-2HA水凝膠。
3.3紅芪多糖HG-2HA水凝膠相關參數的測定
3.3.1凝膠時間(1)按3.2項下制備紅芪多糖HG-2HA水凝膠,迅速混勻后置于37℃水浴并開始計時。(2)間歇性的取出離心管翻轉,觀察液體是否流動。(3)離心管倒立,輕扣管壁,若其中液體不再往下流時,說明凝膠已經形成,記錄凝膠時間。結果表明:凝膠時間為(180±20)s。3.3.2溶脹率(1)待水凝膠凝固成膠體后,稱質量為M0。(2)將凝膠保持在37℃恒溫PBS水浴溶液中,放置過夜,使其自然溶脹。(3)從PBS中取出水凝膠,用濾紙吸去表面溶液,并再次稱質量為M1。(4)溶脹率由公式計算得出:溶脹率(%)=(M1-M0)/M0×100%。結果表明:水凝膠溶脹率為42.33%。3.3.3紅芪多糖HG-2HA水凝膠的釋藥制備紅芪多糖HG-2水凝膠浸泡在4.0mlPBS中,并置于37℃恒溫培養搖床中,振蕩速率為50r•min-1。在預先選定的時間點(6、24、48、72、120和144h),取出1ml溶液,使用紫外-可見分光光度計檢測其在490nm處的吸收強度,通過標準曲線計算溶液中紅芪多糖的濃度,繪制曲線。每次取樣后,溶液中都加入1ml新配的PBS,以維持總體積恒定。取3個平行樣進行測試,數據表示為平均值。釋藥曲線見圖3。由圖3可知,隨著時間的增加,紅芪多糖HG-2的釋放量也在不斷增加,第5天紅芪多糖HG-2的釋藥量達到86.15%,說明水凝膠對藥物起到了緩釋作用。3.3.4水凝膠體外酶降解速率測定(1)通過計算水凝膠在酶作用下質量的變化而得。(2)根據水凝膠的化學成分,配制濃度為6μg•ml-1的透明質酸酶(體液中透明質酸酶的濃度約為60ng•ml-1,擴大100倍)。(3)先讓水凝膠在PBS溶液中自然溶脹,然后取出稱質量得m0。(4)將水凝膠置于37℃透明質酸酶工作液中,每天換1次溶液。(5)根據需要,控制降解時間,1、3、5d,取出凝膠,稱質量得m1(m1,多次稱質量直到恒定/變化很小)。(6)降解速率通過公式計算得出:質量損失(%)=(m0-m1)/m0×100%。水凝膠降解速率如圖
4.結果表明:
透明質酸水凝膠在第5天已基本降解完全。4討論本試驗采用傳統的水提醇沉法得到紅芪多糖,并通過脫蛋白、過葡聚糖凝膠柱等方法分離純化得到紅芪多糖HG-2,含量明顯提高。在紅芪多糖HG-2的制備過程中,樣品預處理、柱高、洗脫流速、洗脫劑均為影響因素;如樣品用微孔濾膜過濾,凝膠柱一般選擇柱高與直徑比為20∶1的層析柱,洗脫劑選純水等。本試驗對紅芪多糖HG-2的含量測定方法進行研究,選用葡萄糖作對照品,測定其含量的方法簡便、可靠。本試驗進一步完善了以葡萄糖為對照計算多糖含量,提高了試驗的準確性,本試驗考察了紅芪多糖HG-2與透明質酸水凝膠結合的相關參數,為二者聯用提供了理論依據,亦為后續紅芪多糖的開發利用奠定基礎。
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作者:張䶮 周尚儒 燕玉奎 郭玫 單位:甘肅中醫藥大學藥學院