基于豆甾醇衍生物的超分子凝胶的合成与性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.210582

摘要/Abstract

摘要：

设计合成出两种含有不同结构单元的新型豆甾醇衍生物凝胶因子（化合物1和2）。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等技术手段对形成凝胶的结构和性能进行研究。结果表明，两种凝胶因子可分别在二甲基亚砜及甲醇溶剂中形成稳定的凝胶。其中化合物1还可在二甲基亚砜/水混合溶液体积比分别为9∶1、8∶2和7∶3中形成稳定的凝胶。当化合物1和2在DMSO溶剂中以质量浓度均为12 mg/mL形成凝胶时，二者的凝胶-溶胶相转变温度（T_gel）分别为51和46 ℃，表明随着凝胶因子中甾体结构单元的增加，其形成凝胶的热稳定性显著下降。在此基础上，以化合物1制备的凝胶为载体，通过紫外-可见光谱对罗丹明B、亚甲基蓝和阿霉素的包封与释放应用进行了研究。结果表明，制备的凝胶可以作为药物载体，并在240 min时在水中达到的最大释放值为84％。本文为豆甾醇衍生物凝胶的制备，及将其作为药物载体在药物输送领域的应用提供了有益的思路。

关键词: 超分子凝胶, 豆甾醇, 自组装, 载体

Abstract:

Two novel stigmasterol derivatives as gelators are synthesized， and named as compounds 1 and 2， respectively. The structure and properties of gels are studied by scanning electron microscopy （SEM）， Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR） and UV-Vis spectrophotometer. The results of the gelation properties of compounds 1 and 2 show that they could gelate in DMSO and methanol. Compound 1 also forms a stable gel in DMSO/water mixed solvents at a volume ratio of 9∶1， 8∶2， and 7∶3， respectively. In addition， when compounds 1 and 2 are gelated at a mass concentration of 12 mg/mL in DMSO， the gel-sol phase transition temperatures （T_gel） of the two compounds are 51 and 46 ℃， respectively， indicating that the thermal stability of their gelation decreases significantly with the increase of steroidal structural units in the gelator. With the increase of steroid structural units in the gelators， the thermal stability of the gel formation decreases significantly. On this basis， the gel prepared by compound 1 is used as the carrier， and its encapsulation and release in rhodamine B and methylene blue， as well as the anticancer drug doxorubicin are studied by UV-Vis spectroscopy. The results show that the prepared gels could be used as a drug carrier， and the maximum release value reaches 84% in water at 240 min. Furthermore， this study may provide a useful idea for the preparation of stigmasterol derivative gels and its application as a drug carrier in drug delivery.

Key words: Supramolecular gel, Stigmasterol, Self-assembly, Carrier

中图分类号:

O648

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图/表 8

图1 化合物1-4的合成路线

Fig.1 Synthesis routes of compounds 1-4

图2 化合物1在不同条件下的凝胶行为（A） Gel in DMSO；（B） Organogel after heating and cooling；（C） Organogel after adding triethylamine or acetic acid；（D） Gel in mixed DMSO/water solvents （V∶V=9∶1）；（E） Gel in mixed DMSO/water solvents （V∶V=8∶2）；（F） Gel in mixed DMSO/water solvents （V∶V =7∶3）

Fig.2 The gelation behaviors of compound 1 under different conditions

图3 Tgel与凝胶因子浓度（ρ）的关系（a） Compound 1 gelated in DMSO；（b） Compound 2 gelated in DMSO；（c） Compound 1 gelated in mixed DMSO/Water solvents （V∶V=9∶1）；（d） Compound 1 gelated in mixed DMSO/Water solvents （V∶V=8∶2）；（e） Compound 1 gelated in mixed DMSO/Water solvents （V∶V=7∶3）

Fig.3 Curves of Tgelvs gel factor concentration （ρ）

图4 质量浓度为15 mg/mL化合物1（A）和化合物2（B）分别在DMSO 溶液中干凝胶的扫描电子显微镜图片

Fig.4 SEM images of dry gel of compound 1 （A） and compound 2 （B） in DMSO solution at a mass concentration of 15 mg/mL

图5 化合物1在不同条件下形成干凝胶的FT-IR光谱a.化合物1固体粉末； b.化合物1/DMSO干凝胶； c.化合物1+DMSO/水（体积比9∶1）干凝胶； d.化合物1+DMSO/水（体积比8∶2）干凝胶；（e）化合物1+DMSO/水（体积比7∶3）干凝胶

Fig.5 FT-IR spectra of compound 1 forming xerogels under different conditionsa. Compound 1 solid powder； b. xerogel in DMSO； c. xerogel in mixed DMSO/water solvents （V∶V=9∶1）； d. xerogel in mixed DMSO/water solvents （V∶V=8∶2）； e. xerogel in mixed DMSO/water solvents （V∶V=7∶3）

图6 以化合物1为载体对罗丹明B、亚甲基蓝和阿霉素的包封与释放的图片与紫外-可见光谱图（A）化合物1在DMSO/水（V∶V=7∶3）中分别包封RhB、MB和Dox形成彩色凝胶，及相应在水中随时间释放的图片；（B） RhB随时间在水中释放速率和紫外?可见光谱；（C） MB随时间在水中释放速率和紫外-可见光谱；（D） Dox随时间在水中释放速率和紫外?可见光谱

Fig.6 Images and UV-Vis spectra of encapsulation and release of RhB， MB and Dox with compound 1 as carriers（A） Images of RhB， MB and Dox encapsulated in DMSO/ water mixed solvent （V∶V=7∶3） to form color gel and corresponding release in water over time；（B） The release rate and UV-Vis spectra of RhB in water over time；（C） Release rate of MB in water over time and UV-Vis spectrum；（D） Release rate and UV-visible spectrum of Dox in water over time

表1 化合物1-4在DMSO/水混合溶液中的凝胶能力

Table 1 Gelation properties of compounds 1-4 in DMSO/water mixed solvents

DMSO和H₂O的体积比 V（DMSO）∶V（H₂O）	化合物1 Compound 1	化合物2 Compound 2	化合物3 Compound 3	化合物4 Compound 4
9∶1	G	I	I	I
8∶2	G	I	I	I
7∶3	G	I	I	I
6∶4	I	I	I	I

图7 化合物1/DMSO凝胶和化合物2/DMSO凝胶超分子结构形成示意图

Fig.7 Schematic illustration for the formation of the supramolecular structures of compounds 1 and 2

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