摘 要

探究了长链脂肪酸与小分子氨基酸所形成的混合体系的聚集行为。将阴离子表面活性剂油酸与精氨酸在水溶液中混合，通过改变氨基酸与脂肪酸的摩尔比，增强了混合物的表面活性，诱导聚集体结构从胶束转变为囊泡，并对其进行表征。通过加入另一表面活性剂十二烷基硫酸钠拓宽pH窗口并迁移至人体内适应的酸度，并一定程度上增强了体系的稳定性。然后直接将该脂肪酸囊泡用作药物载体，探讨该复配体系对药物钙黄绿素的包埋与缓释作用。

关键词：油酸 脂肪酸囊泡 pH窗口 药物缓释

Study on the Function and Properties of Self - assembled Vesicles with Fatty Acid as Anion in Drug Release

Abstract

This paper introduces the concept of self - assembly, the basics of surfactants, the application of fatty acids and their self - assembly, and studies the aggregation behavior of fatty acids and amino acids. The anionic surfactant oleic acid (OA) and arginine (Arg) were mixed in aqueous solution to enhance the surface activity of the mixture by changing the molar ratio of amino acids to fatty acids. The structure of the aggregates was induced from the micelles vesicles, and its characterization. By adding another surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) to broaden the pH window and adjust to the body to adapt to the acidity, and to some extent enhance the stability of the system. Then the fatty acid vesicles were used as the drug carrier directly to explore the embedding and slow release effect of the compound system on the drug calcein.

Keywords: oleic acid；fatty acid vesicles；pH window；drug release

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 自组装 1

1.2 表面活性剂 1

1.3 脂肪酸 2

1.4 脂肪酸自组装 3

1.5 论文的主要研究目的和内容 4

第二章 油酸在精氨酸水溶液中聚集行为的研究 5

2.1 实验部分 5

2.1.1 实验药品及仪器 5

2.1.2 相行为研究 5

2.1.3 实验方法与表征 5

2.2 结果与讨论 6

2.2.1 表面活性 6

2.2.2 相行为 8

2.2.2 微观结构 10

2.2.3 囊泡形成机理 11

第三章 SDS对油酸pH窗口的影响及作为药物缓释的评价 13

3.1 阴离子表面活性剂SDS对油酸囊泡pH窗口的影响 13

3.1.1 实验药品 13

3.1.2 实验仪器 13

3.1.3 实验方法 14

3.1.4 实验结论 14

3.2 药物缓释实验 16

3.2.1 实验药品 16

3.2.2 实验仪器 16

3.2.3 实验步骤 17

3.2.4 实验结果与讨论 18

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 24

致谢 29

第一章 绪论

1.1 自组装

从广义来说，任何一种由独立个体在无外加干预力的条件下自发地形成一个组织、结构或系统的过程都可以称之为自组装^[1]。分子自组装是通过许多类型的分子间作用力比如氢键、范德华力、疏水作用、静电力、配位作用等，将不同的结构有序地聚在一起，形成具有稳定结构的体系，这种现象在自然界和人类社会中广泛存在。近年来，自组装引起了科学家的广泛专注，一方面是因为自组装是无序结构到有序聚集体的转变过程，这是他们不断追求的；另一方面是为了模拟和设计生命体系中众多的自组装行为。要形成自组装体系，需具备两个基本条件，一方面结构中要有非共价键或氢键，且足以形成稳定结构；另一方面就是形成的自组装体系的能量要足够低，否则很难稳定 ^[3]。

1.2 表面活性剂

我们对表面活性剂的第一反应可能就是日常所接触到的洗涤剂，其实不然，除了日化产业，如今各式各样的表面活性剂更是被赋予了数十种的功能，涉及到了日常生活中的方方面面，比如食品行业、农业、冶金业、石油业等。

表面活性剂由亲水和亲油基团两个部分组成，能够按特定方向在溶液表面排序。它可以根据在水中能否发生电离，分为离子型（包括阳离子、阴离子、两性表面活性剂）和非离子型表面活性剂，除此以外还有一些特殊的表面活性剂等。

在临界胶束浓度左右会表面活性剂很多参数会发生突变，比如常见的表面张力、电导率、光散射强度等。所以我们可以通过其括表面张力、电导率、光散射等计算出临界胶束浓度 ^[4-9]。目前我们所发现的表面活性剂的聚集结构有胶束球状、蠕虫状、六边形晶体、双分子层、囊泡、海绵相等^[10]。

图1-1表面活性剂溶液的各种自聚结构。

表面活性剂中有一类是羧酸类的，它比较常见，也很简单。这一类一般是由烷基链和羧酸头基两部分组成。这类表面活性剂结构简单，价格便宜，被大量地应用于日常的生活生产中。但是弊端也很明显，由于羧基的存在，这类表面活性剂受到pH的影响非常显著；另外由于离子型表面活性剂共有的Krafft点的问题，也会受到温度的影响，一部分此类表面活性剂在常温下无法使巧。

1.3 脂肪酸

脂肪酸根据饱和度可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，其中不饱和脂肪酸一般存在于植物油中；根据碳链长短可分为短链脂肪酸（2-4）、中链脂肪酸（6-12）、长链脂肪酸(14-18）和超长链脂肪酸（gt;18）。随着脂肪酸链长的増加，具有更长的疏水链，疏水作用更明显，表面活性越高，所以相行为更加丰富。通常情况下，只有脂肪酸链长大于8时，脂肪酸才具有表面活性。本论文中讨论的油酸，是一种长链的单不饱和脂肪酸。天然油酸，成本较低，无毒，能软化血管，而且是人体必需的营养物质，是代替磷脂的理想材料，在新陈代谢过程中发挥重大作用。

脂肪酸中的羧酸基团具有pH响应性，能在其在其pKa附近自组装形成脂肪酸囊泡(FAV, fatty acid vesicles)^[10-13]。FAV的双层膜结构能够装载药物分子，可以作为药物的包埋缓释体应用于化妆品、食品等领域^[14-21]。它属于一种类脂质，易随pH变化而变化。FAV有两大缺陷 ^[22-26]：一是形成的囊泡体系pH偏离生命体系内环境(中性或弱碱性)；二是形成的FAV的pH 窗口较窄，通常只有有1个单位，因而体系不稳定，易随pH变化而遭到破坏。因此我们急需迁移扩张pH窗口，改善FAV的稳定性。油酸(OA,oleic acid) 分子在水溶液中的自组装行为受pH影响，能在等电点（pH8.5）附近以囊泡形态存在。OA具有较低的链溶解温度^[26]T_m (chain-meltingtemperature)，有利于在室温下形成FAV，及其分子结构中的双键具有聚合活性，有利于透射电子显微镜(TEM)等手段对其FAV进行表征^[27-29]。

1.4 脂肪酸自组装

脂肪酸所含的羧基与氨基酸离子化的羧酸根能形成稳定的密闭脂质双分子层的胶体悬浮液,即脂肪酸囊泡，pH范围大概在8-9。囊泡具有由双层组成的球形中空结构，具有亲水和疏水区域的囊泡的特定结构特征允许它们包封亲水/疏水材料^[30,31] 。囊泡通常由双链两亲物(例如磷脂)构成。自Kaler等人^[32] 报道了在水相中由混合的阳离子和阴离子单链表面活性剂形成自发泡囊的第一个实例，“阴离子囊泡”这一术语通常被用于描述由阳离子和阴离子表面活性剂的混合物制成的泡状体系。

相关图片展示：