全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 3 期 2011 年 3 月

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甘草次酸修饰的壳寡糖-硬脂酸药物载体的合成及其胶束性质研究
韩晓燕 1，张 毅 2，赵培莉 2，谢春娴 1，齐学洁 1，张师愚 1
1. 天津中医药大学中药学院 天津市中药化学与分析重点实验室，天津 300193
2. 天津中医药大学 实验教学部，天津 300193
摘 要：目的 制备壳寡糖-硬脂酸（COS-SA）及具有肝靶向性的甘草次酸-壳寡糖-硬脂酸（GA-COS-SA）药物载体，并研
究其形成胶束的理化性质。方法 采用碳二亚胺作为偶联剂，使硬脂酸、甘草次酸先后与壳寡糖中氨基发生取代反应，制得
两种壳寡糖嫁接聚合物。采用超声方法制备二者的胶束溶液，染料增溶法测定二者的临界胶束浓度（CMC），激光光散射仪
测定胶束的粒径，透射电镜观察胶束的形态。结果 成功制得两种壳寡糖聚合物，所形成的胶束具有较低的 CMC，胶束粒
子呈较规则的球形，粒径分别为 250、228 nm，且随疏水链段取代度增加，粒径变小，CMC 降低。结论 胶束具有较好的
物理化学性质，是具有发展前景的药物载体。
关键词：肝靶向；甘草次酸；壳寡糖-硬脂酸；聚合物胶束；药物载体
中图分类号：R284.1 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2011)03 - 0505 - 05
Synthesis of glycyrrhetinic acid-modified chitosan cligosaccharide-stearic acid
drug carrier and its micellar properties
HAN Xiao-yan1, ZHANG Yi2, ZHAO Pei-li2, XIE Chun-xian1, QI Xue-jie1, ZHANG Shi-yu1
1. Tianjin Key Laboratory of Chemistry and Analysis of Chinese Materia Medica, College of Chinese Materia Medica, Tianjin
University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300193, China
2. Department of Experimental Teaching, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300193, China
Key words: liver-targeting; glycyrrhetinic acid (GA); chitosan oligosaccharide-stearic acid (COS-SA); polymeric micelle; drug carrier

肝靶向给药系统[1]是药剂学研究领域的热点之
一，可将药物有效地输送至肝脏的病变部位，提高
药物的治疗效果，减轻对其他脏器的损害，减少用
药剂量和给药次数。甘草有效成分甘草次酸（GA）
具有良好的保肝、解毒及一定的抗癌作用，并能促
进癌细胞凋亡[2-4]，同时它还具有较强的肝分布特征
和肝细胞靶向性[5]。1991 年，Negishi 等[6]证实了大
鼠肝细胞膜上含有 GA 及甘草酸结合位点，随后国
内外的一些学者相应报道了以 GA 及其衍生物修饰
的脂质体或血清蛋白可在肝脏富集[7-9]，为肝靶向给
药系统的研究带来了一片曙光。
聚合物胶束可克服小分子表面活性剂胶束稳定
性差、临界胶束浓度高的缺点，减少胶束在稀释时
的重新解离与药物渗漏。此外，表面胶束嫁接配体
（如叶酸等）也可在肿瘤部位特异性地释放药物，实
现主动靶向给药。壳聚糖是自然界唯一大量存在的
高分子碱性氨基多糖，来源广泛、价格低廉、性质
稳定及具有生物相容性和生物可降解性，其降解后
产物壳寡糖（COS，相对分子质量 10 000～50 000）
具有很好的水溶性及生理活性[10-11]。
本实验制备了两亲性壳寡糖-硬脂酸（COS-SA）
聚合物，并采用具有肝靶向性的 GA 修饰 COS-SA
聚合物，以制得肝靶向药物载体，进一步考察肝靶
向纳米胶束的制备条件及胶束化行为。
1 试剂与仪器
COS（济南海得贝生物工程有限公司）；碳二亚
胺（上海吉尔化工有限公司）；GA（西安富捷科技
发展有限公司）；苏丹红 III（上海楚定分析仪器有
限公司）；透析袋（天津市中奥天元科技发展有限公
司，相对分子质量 3 500）。高效液相色谱（HPLC）

收稿日期：2010-11-02
基金项目：天津市高等学校科技发展基金计划项目（20090227）
作者简介：韩晓燕（1976—），女，博士，主要从事药物材料合成及其药剂学应用研究。Tel: 15022611743 E-mail: hanxiaoyan@tjutcm.edu.cn
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流动相为色谱纯试剂，其他试剂均为分析纯。广角
激光散射仪（BI—200SM，Brookhaven，US）；红
外光谱仪（Bio-Rad FTS 135，Varian UNITY plus—
400，US）；透射电镜（TECHA 20，Philips，Co.，
Holland）；紫外光谱仪（UV—2401，日本岛津）；
UH—500A 型探头超声仪（天津）。
2 方法
2.1 COS-SA 聚合物的制备
根据文献方法[12]，以 COS 与长链硬脂酸（SA）
为原料，采用碳二亚胺（EDC）作为偶联剂，使 SA
中的羧基与 COS 中 NH2 基团发生反应，制得两亲
性的 COS-SA 聚合物。图 1 为 COS-SA 的合成路线
图。具体步骤如下：取 COS（相对分子质量 10 000）
100 mg，溶于 20 mL 蒸馏水中；另取一定量 SA，溶
于 10 mL 甲醇中，80 ℃水浴条件下将两者混合，加
入 10 mg EDC，维持 250 r/min 搅拌 5 h 后停止加热，
待反应产物冷却后，将其置于透析袋中（相对分子
质量 35 000），用 10%乙醇-水透析 48 h，以除去副
产物，将透析液真空干燥，得 COS-SA 聚合物固体
粉末。其结构采用红外光谱进行表征，氨基取代度
（substitution degree，SD）采用电位滴定法测定。具
体方法如下：将 0.2 g COS 溶解在过量的 10 mL 的
一定浓度的盐酸溶液中充分反应，然后采用 0.01
mol/L NaOH 电位滴定法[13]进行返滴定。绘制滴定
曲线计算氨基量（NH2% COS）。COS-SA 复合物的氨
基量（NH2% COS-SA）测定，操作同上。采用下式计
算氨基 SD。
2 COS 2 COS-SA
2 COS
NH % NH % SD
NH %
= −
2.2 COS-SA 复合物与靶向分子的共价连接
O
OH
O
HO NH2
( )n + EDC O
OH
HO NH
( )x
C
C17H35
O
O
OH
O
HO NH2
)n-xO (
COS SA
C17H35-COOH
COS-SA

图 1 COS-SA 的合成路线
Fig. 1 Synthesis route of COS-SA

利用 COS-SA 聚合物中剩余的氨基与 GA 中的
羧基继续发生偶联反应。图 2 为甘草次酸-壳聚糖-
硬脂酸（GA-COS-SA）的合成路线图。按照文献步
骤[14]，但后处理方法不同，将 1 g GA 溶于 50 mL
N,N-二甲基甲酰胺（DMF），与 COS-SA 的水溶液
混合并搅拌均匀，在 70 ℃下，向混合液中缓慢滴加
EDC 水溶液，GA 与 EDC 摩尔比为 0.15︰1，反应
24 h 后冷却至室温，后用蒸馏水及 10%乙醇溶液分
别透析 24 h，以除去未反应的 EDC 和 GA，透析液
真空干燥，得 GA-COS-SA 聚合物。产品结构采用
红外光谱表征；进一步采用 NaOH 电位滴定法测定
GA-COS-SA 聚合物的氨基量，方法同“2.1”项。
采用下式计算 GA-COS-SA 聚合物氨基 SD：
2 COS-SA 2 GA-COS-SA
2 COS-SA
NH % NH % SD
NH %
= −
2.3 胶束的制备及性质表征
采用直接溶解再超声的方法制备 2 种 COS 聚
合物的胶束溶液，备用。
2.3.1 临界胶束浓度（CMC）测定 采用染料增溶
的方法[15]来表征两种 COS 聚合物在水溶液中的自

图 2 GA-COS-SA 聚合物的合成路线
Fig. 2 Synthesis route of GA-COS-SA polymer
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聚集行为。分别配制成 0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、
0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1 mg/mL 的不同质量浓度
两种 COS 聚合物水溶液，加入适量苏丹红 III，室温
震荡 2 d，溶液经 0.45 μm 滤膜滤过除去不溶的苏丹
红 III。紫外光谱仪在 519 nm 处测定溶液的吸光度。
分别绘制不同溶液吸光度与对应质量浓度的对数值
的变化曲线，曲线拐点处对应的质量浓度即为CMC。
2.3.2 胶束粒径测定 分别取 10 mg COS-SA 与
GA-COS-SA，精密称定，置 100 mL 烧杯中，加入
5 mL 去离子水分散，探头超声 20 次（400 W，工
作 2 s 停 3 s），转移至容量瓶，并加去离子水定容
至 10 mL，得到 2 种质量浓度为 1.0 mg/mL 的聚合
物溶液。各取适量，用动态光散射技术测定胶束的
流体力学直径和直径分布，测定前用 0.45 μm 滤膜
滤过除杂。
2.3.3 胶束形态观察 取在蒸馏水中制备得到的纳
米胶束，加蒸馏水稀释 10 倍，滴加于覆盖碳膜的铜
网上，2%磷钨酸钠负染样品后，用透射电镜观察其
形态和大小。
2.3.4 胶束的稳定性 将胶束溶液过 0.45 μm 微孔
滤膜。取 2 mL 滤液加入到光学试剂瓶中，室温下
保存，每间隔一段时间观察。
3 结果
3.1 COS-SA 与 COS-SA-GA 聚合物氨基 SD 测定
采用 NaOH 电位滴定法测定氨基量，原始 COS
中氨基量为 69.5%，取代物 COS-SA 聚合物中氨基
最低量为 42.1%，GA 进一步修饰后 COS 聚合物中
氨基量最低为 35.3%，由此可计算出 COS-SA 与
GA-COS-SA 聚合物的最大氨基 SD 分别为 0.39 和
0.162。即每 100 个糖单元上有 39 个 SA，每 100 个
糖单元上有 16.2 个 GA。不同取代物中氨基量与 SD
的关系见表 1。
表 1 COS-SA 与 GA-COS-SA 聚合物的性质
Table 1 Properties of COS-SA and GA-COS-SA polymers
样 品 氨基量/
%
取代度
SDa
糖单元/
SA
糖单元/
GA
COS-SA1 42.1 0.39 100/39 －
COS-SA2 51.4 0.26 100/26 －
GA-COS-SA1 35.3 0.162 100/39 100/16.2
GA-COS-SA2 50.8 0.105 100/26 100/10.5
COS-SA 取代度：为每 100 个糖单元所含 SA 的数目
GA-COS-SA 取代度：为 COS-SA 中每 100 个糖单元所含 GA 的数目
Substitution degree of CSO-SA was defined as the number of SA per
hundred glucose units, and substitution degree of GA-CSO-SA was
defined as the number of GA per hundred glucose units
随着 SA 和 GA 投料量增加，两种聚合物的氨
基 SD 也逐渐增大。当一定量取代物嫁接到 COS 上
后，可能由于空间位阻的原因，聚合物的氨基 SD
难以继续提高。随后的测试中均采用氨基 SD 最大
的聚合物来进行。
3.2 COS-SA 与 GA-COS-SA 聚合物的红外表征
COS-SA 聚合物红外光谱见图 3-B。将该聚合
物图谱与原始 COS图谱图 3-A进行比较，在 1 640、
1 519 cm−1左右有酰胺峰，即由 COS 中的氨基与 SA
中的羧基形成的酰胺键。与 COS-SA 谱图相比，在
GA-COS-SA的红外图谱图 3-C中在 1 656 cm−1酰胺
吸收峰明显加强，且在 1 690 cm−1处出现了羰基吸
收峰，为糖链上引入的 GA 分子结构中与双键共轭
的羰基吸收峰。说明在 COS 氨基上进一步发生了取
代反应，证明 COS 氨基上已经连接了 GA 基团。




图 3 COS（A）、COS-SA（B）、GA-COS-SA（C）的
红外光谱图
Fig. 3 FT-IR spectra of orginal COS (A), COS-SA (B),
and GA-COS-SA (C)

3.3 胶束溶液的 CMC 测定
从图 4 中可以得出 COS-SA 与 GA-COS-SA 聚
合物胶束的 CMC 分别为 0.1 和 0.08 g/L，与多数聚
合物胶束的 CMC 值接近。而常用的表面活性剂，如
十二烷基硫酸钠的 CMC 在 2 g/L 左右。COS-SA 及
GA-COS-SA聚合物胶束的临界聚集质量浓度较低，
可保证在大比例稀释时不解聚，保持胶束在体液中
稳定，为 COS-SA 及 GA-COS-SA 胶束作为药物载
体提供了可能。
3.4 胶束的粒径和粒径分布
动态光散射测定结果显示COS-SA与GA-COS-
A
B
C
4 000 3 000 2 000 1 000
波数/ cm−1
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SA 纳米胶束的平均水合粒径分别为 250、228 nm
（图 5），且均具有良好的分散性。











图 4 COS-SA 和 GA-COS-SA 吸光度随质量浓度
对数值的变化曲线
Fig. 4 Absorbance curves of COS-SA and GA-COS-SA
micelle solution at different concentrations

200 300 400
0
20
40
60
80
100

直径/ nm
150 200 250 300 350 400
0
20
40
60
80
100

直径/ nm

图 5 COS-SA（A）及 GA-COS-SA（B）胶束的
动态光散射粒径图
Fig. 5 Sizes of dynamic light scattering for COS-SA (A)
and GA-COS-SA (B) micelle

3.5 GA-COS-SA 聚合物胶束的形态
本实验制备的 COS-SA、GA-COS-SA 胶束为淡
黄色溶液。从图 6 可看出纳米胶束为类圆形的球体，
粒径分别为 150、135 nm，分布较均匀。电镜照片
的结果较动态光散射仪测得粒径小，可能是因为电


图 6 COS-SA（A）及 GA-COS-SA（B）聚合物的
透射电镜照片
Fig. 6 TEM images of COS-SA (A) and GA-COS-SA (B)
polymers

镜实验下水被蒸发，胶束呈干态，没有水合层，故
粒径变小。
3.6 GA-COS-SA 纳米胶束的稳定性
将过膜后的 COS-SA 及 GA-COS-SA 胶束溶液
于室温下放置，测定其稳定性。光散射研究发现过
膜后的纳米胶束液可以稳定放置 6 个月而未发生明
显变化。
4 讨论
在聚合物的合成反应中，EDC 将 SA 和 GA 共
价结合到 COS 的氨基上，即 COS 中有一定数目氨
基的H原子分别被SA和GA所取代。通过测定COS
分子取代前后的自由氨基数即可换算得到嫁接聚合
物的氨基 SD（每 100 个糖环单元修饰 GA 的个数）。
具体合成过程中可通过控制反应物之间比例及反应
时间来制得不同氨基 SD 的嫁接聚合物。
聚合物的 CMC 是指聚合物分子在特定溶液中
形成胶束时所需的最低聚合物质量浓度。测定方法
有多种，常用芘荧光法可用于考察两亲性聚合物在
水性介质中的聚集情况，本实验采用染料增溶法来
测定两种聚合物的 CMC。结果表明，CMC 随着氨
基 SD 的增大而降低。COS-SA 中的 SA 疏水链在水
性介质中自聚集形成疏水性内核，而亲水性的 COS
链插入水相中形成外壳。聚合物的氨基 SD 增大，
即 SA 疏水链增加，从而使分子间的疏水作用增强。
所以，随着氨基 SD 的增大，聚合物更容易形成胶
束。当聚合物的质量浓度大于 CMC 值时，在水中
自聚集形成胶束。
研究结果显示，经 GA 修饰的 COS-SA 聚合物
CMC 进一步下降，这是因为疏水性的 GA 分子通过
与 COS-SA 亲水性糖链上的游离氨基发生化学反
应，进一步增加了 COS-SA 本身的氨基 SD，使 COS
的疏水性修饰进一步提高，从而增加了其在水性环
境中的自聚能力。动态光散射和透射电镜检测结果
100 nm 100 nm
A B
A 5
19
n
m

−2 −1 0
lg ρ
2 1 0
0.0
0.5
1.0
1.5
GA-CSO-SA
CSO-SA
A
B
强
度
/%

强
度
/%

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显示，疏水性小分子 GA 的进一步修饰使聚合物胶
束粒径减小。
本实验成功制备了一种连有肝靶向性分子 GA
修饰的 COS-SA 聚合物，该药物载体具有良好的应
用前景。本课题组将进一步考察 GA-COS-SA 胶束
的载药及靶向性能。
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