包含β-环糊精的双重刺激响应性水凝胶的制备及药物释放性能的研究

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过去的几十年,蛋白质药物的快速发展使得其在医学领域得到了广泛应用。但是由于蛋白质分子不稳定、容易水解,因此需要一个合适的载体来控制其在人体内的运输。水凝胶是一类三维网络状结构的聚合物,具有很高的吸水性和良好的生物相容性,能通过溶胀和收缩作用有效地负载和释放药物,因此十分适合用于蛋白质药物的输送。然而,某些载药水凝胶存在载药量过低和释放率过快等缺陷,这极大地影响了其在实际中的应用。因此这些问题急需得到解决。   环糊精是一种呈环状的低聚葡萄糖,具有相对疏水的内部空腔,容易与药物分子结合生成包合物。因此能大大提高药物的负载量和稳定性,更能有效地控制药物的释放。在所有环糊精中,β-环糊精的空腔尺寸与许多药物相匹配。因此,近些年来β-环糊精水凝胶受到越来越多研究者的关注。   本文以丙烯酸-β-环糊精酯为交联剂,异丙基丙烯酰胺为温敏组分,丙烯酸为pH敏感组分,在水溶液中制备了双重刺激响应性水凝胶。此外,以亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,制备空白凝胶进行对比测试。采用红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)和元素分析(EA)等测试手段对水凝胶的结构进行表征。测试结果表明,交联剂、温敏组分和pH敏感组分发生了共聚作用。对水凝胶的性能进行测定,结果显示环糊精水凝胶在酸性条件下和温度高于最低临界相变温度(LCST)时会发生收缩,而在中性或碱性条件下和温度低于最低临界相变温度时会发生溶胀。环糊精水凝胶的振荡溶胀/去溶胀行为表明其对pH值和温度的交替变化具有很高的可逆响应性。溶胀测试结果表明环糊精改性水凝胶和空白水凝胶都具有明显的刺激响应性能,但是环糊精水凝胶的性能比空白水凝胶更好。在中性或低温条件下,环糊精水凝胶的溶胀率大约是空白水凝胶的两倍。去溶胀行为测试结果表明环糊精水凝胶比空白水凝胶拥有更高的失水率,更快的响应速率。   以牛血清白蛋白为模型药物,考察了水凝胶的载药和释药行为,结果表明,空白水凝胶的包封率为18%,且药物在5h就几乎全部释放。环糊精水凝胶的包封率为56%,而且药物释放能持续12h。牛血清白蛋白在中性和碱性条件下的释放率分别为83.2%和96.1%,而在酸性条件下,其释放率不到30%。20℃条件下牛血清白蛋白释放了大约83.3%,37℃条件下牛血清白蛋白释放了68.8%。这些结果表明环糊精水凝胶在中性或碱性条件下和温度低于最低临界相变温度时的具有良好的释放效果。近一步研究结果表明,当pH值和温度发生改变时,环糊精水凝胶的释放速率也随之改变,这说明环糊精水凝胶对外界条件的改变很敏感。研究环糊精水凝胶药物释放机制,结果表明药物的主导释放机制为non-Fickian扩散机理。
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