可控药物释放系统是一种能够在外源或内源性刺激下进行间歇性药物释放的系统,有效地控制药物释放的时间、速率以及释放量,减少药物服用次数,长时间维持药物的浓度,达到更好的治疗效果。聚吡咯由于其具有独特的掺杂/去掺杂特性,良好的导电性以及生物相容性,使得其广泛应用于生物领域。本文围绕以聚吡咯作为载体的药物释放系统在电刺激下的控制释放开展以下几个方面的研究工作:(1)使用吡咯(Py)和腺苷三磷酸(ATP)的混合溶液作为沉积液,采用恒电流聚合的方法,在加工的阵列芯片衬底上制备不同形貌的聚吡咯—腺苷三磷酸(PPy-ATP)膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行形貌表征、元素分析和结构分析,并采用循环伏安和电化学阻抗法对制备的药物芯片进行电学性能测试。得到以下结论:ATP与PPy是通过一定的界面相互作用(掺杂和吸附等)形成复合物PPy-ATP膜。随着电流密度的增加,聚合形成的膜致密性降低,表面粗糙度增加,ATP的掺杂程度成比例增加,导致复合材料中电子传递受阻,造成膜的氧化还原电流逐渐下降,导电性逐渐减弱,使得药物芯片的阻抗值降低约1.5～3个数量级,显著提高PPy-ATP膜与电极、电解质和PPy-ATP膜界面处的电荷转移以及沿聚合物膜的电荷传输能力。(2)研究直流电位对药物的释放影响和释放机理。实验结果表明:电流密度为0.5和1.0 m A/cm~2时,释放5小时,不同直流电位都能实现药物的控制释放,平均累积释放率为80%。随着直流电位幅值的增大,ATP的释放速率越快,累积释放率越大,达到饱和的释放时间越短。进而分析直流电刺激的释放机理为在直流还原电位作用下,PPy-ATP膜从导体变为绝缘体的过程中,PPy-ATP膜结构逐渐变得致密,导致药物离子由电迁移释放逐渐转变为扩散释放,呈现出较慢的释放趋势,最后达到动态平衡。(3)研究交流电信号对药物释放的影响和释放机理。实验结果表明:当频率为2 Hz时,±0.8和±0.5 V作用下的累积释放率相近,前者的释放速率较后者快,±0.3 V电位下的释放速率和累积释放率都低于±0.5 V条件下的释放结果。当电位为±0.8 V时,随着频率的增加,药物的释放速率和累积释放率呈现逐渐下降的趋势,需要更长的时间达到饱和释放。分析得出交流电刺激的释放机理是正负交替变化的电位让PPy-ATP膜交替处于氧化—还原态,使得阴离子药物在还原过程被释放,阳离子和水分子被吸收,导致体积膨胀,破坏膜的可逆性。在氧化过程中,溶液中的阴离子(部分离子药物)重新掺杂,同时膜中的阳离子和水分子被排出,导致体积收缩。伴随着离子和水分子的进出,引起膜的体积变化,改变药物从膜扩散到释放介质中的速率和含量。