使用DLS, ELS和SAXS研究不同寡糖稳定的铁纳米颗粒

2019-11-01 11:53:00, 安东帕中国安东帕（上海）商贸有限公司

根据年龄、健康状况和体重的不同，人体自然含铁量为2至4克。人体铁的主要部分与血红蛋白结合，产生一种蛋白质复合物，能够与红细胞中的氧气结合。另一部分与含铁血黄素、肌红蛋白、铁蛋白和酶结合，铁可以储存并释放到机体内，如果需要。缺铁是世界上最普遍的营养不良。缺铁的原因如下：

吸收不良，例如食物摄取不足或营养不良

需求增加，如怀孕、哺乳或成长阶段的儿童和青少年

失血增加，如急性或慢性失血或手术

DLS 和 SAXS 很好地互补，这是由于不仅可以得到颗粒的大小，还可以得到颗粒形状和核壳结构。此外，zeta电位测量提供了关于样品稳定性的数据。在这篇应用报告中，我们强调了互补结果有利于表征用于医学应用的不同铁配方。

实验

研究了两种不同的铁制剂：

• 羧基麦芽糖铁是表面包裹着一层糖类壳的三价氢氧化铁复合物

• 蔗糖铁是最常用的铁配方之一。这种复合物由铁（III）氢氧化物核和碳水化合物组成的外壳（2）。

粒径和 Zeta电位测试

每个样品都是用过滤的超纯水进行稀释，最终浓度为0.4 mg Fe/ml。用于粒径测量的输入参数如表1所示。

zeta电位测试，样品按上述方法制备。由于样品氧化后pH值变化较快，所以在制备样品后立即测定zeta电位。采用表2中的参数输入。用Hueckel近似法来计算结果，例如，小于200 nm的纳米颗粒分散在较低离子强度的溶剂中。

SAXS 测试

样品填充在TubeCell内用SAXSpoint 2.0进行测量，这样就可以在整个实验过程中保护真空，该样品可以定位在所有样品到探测器的距离（SDD）处来优化实验。表3总结了SAXS测试的实验设置。

结果和讨论

粒径测试

粒径测试证实，两种铁制剂的粒径分布均较窄，如图1和图2所示。

表所示为羧基麦芽糖铁和蔗糖铁的粒径分布结果

SAXS 测试

图 3 显示两个铁纳米颗粒与MiliQ水的对比 2D q-图，其中水用来做背景测量。

2D图中的白色棒是扣除掉的初光束遮挡器。右侧所示的是 360° 积分的1D 曲线。对所有曲线进行透射归一化。

由图4a, 可以看出近似曲线与测试曲线非常吻合。这也反映在p(r)-曲线（PDDF对距离分布函数）（图4b）合理的重合上，显而易见的只有细微差别。

图 5 显示的蔗糖铁的测量结果以及用和羧基麦芽糖铁相同的数据分析软件包得到的分析结果。同样，拟合曲线与实验数据非常吻合（图5a）。图5b和c显示蔗糖铁为棒状颗粒，长度约为14 nm,宽度为3 nm。以蔗糖铁样品为例，dmax 为粒子的长度， p(r)函数最大值后的拐点为宽度。

此外，图5d显示了非均匀圆柱（实线）和均匀圆柱（虚线）的p(r) 函数。对比图5b和c可以看出，所呈现的振荡可以用沿圆柱轴线的不均匀性所致。

pH值与 Zeta 电位

测定结果表明，羧基麦芽糖铁的pH 值为5.2，zeta电位为6.8 mV（表5为连续三次测量值的平均值）。这与文献（2）中的值一致。图6为三价羧基麦芽糖铁的zeta电位分布。

蔗糖铁样品的 pH 值为 9.87，并且平均zeta电位为-

29.5 mV，相对标准偏差非常小，为± 4.40 %。

表5总结了zeta电位测量的结果。

表 5:羧基麦芽糖铁和蔗糖铁的 pH 值，平均zeta电位 [mV] 和 RSD [%]

结论

采用动态光散射法测量颗粒的水动力直径。它等于一个球体的直径。这包括被溶剂外壳包围的铁粒子，其中溶剂是由用于稳定的寡糖组成。本应用报告所研究的铁纳米粒子是用不同的寡糖稳定的，因此测量的直径包括溶剂型外壳在内。

而回转半径（Rg）是通过小角散射得到的，这个半径是不含溶剂外壳的颗粒真实半径。图8中，对一些基本形状做了尺寸的描述。当应用到SAXS结果时，很明显两个样品实际上都是圆柱的。蔗糖铁可以描述为一个长宽比为4.3的长圆柱体（长13 nm，宽为3 nm）；而羧基麦芽糖铁的dmax 为14.5 nm ，对距离最大值约为 6 nm，这可描述为短圆柱体，长宽比为 2.4。