徐佳，施瑜，陳荊曉，陳敬華*

（1.江南大學(xué)直屬附屬醫(yī)院（無(wú)錫市第四人民醫(yī)院）藥學(xué)部，江蘇無(wú)錫 214062；2.江南大學(xué)藥學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122）

雙重抗炎功能超分子水凝膠的構(gòu)建及其形貌、性質(zhì)和性能

徐佳1，2，施瑜2，陳荊曉2，陳敬華*2

（1.江南大學(xué)直屬附屬醫(yī)院（無(wú)錫市第四人民醫(yī)院）藥學(xué)部，江蘇無(wú)錫 214062；2.江南大學(xué)藥學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122）

用經(jīng)β-環(huán)糊精修飾的殼聚糖為主體大分子、抗炎藥物布洛芬修飾的葡聚糖為客體大分子，制備得到具有雙重抗炎功能的超分子水凝膠。掃描電子顯微鏡觀測(cè)表明，水凝膠具有均一的孔洞結(jié)構(gòu)。藥物布洛芬可在酯酶的作用下快速釋放，而在無(wú)酯酶存在時(shí)穩(wěn)定保存于水凝膠中。并且，這一水凝膠具有良好的抗菌及抗炎作用，對(duì)于臨床外傷修復(fù)具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

水凝膠；抗炎；抑菌；布洛芬；殼聚糖

水凝膠是一種軟濕性材料，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要作用［1］。在近年的組織工程研究及臨床治療當(dāng)中，水凝膠不僅可以作為支架材料，提供組織修復(fù)所需的支撐作用，還能夠利用水凝膠內(nèi)部多孔的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)氣體、液體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換以及藥物的緩釋作用［2］。這類(lèi)材料在對(duì)皮膚組織的修復(fù)治療中展示出了良好的性能，不僅能保護(hù)傷口，還能保持創(chuàng)面濕潤(rùn)，促進(jìn)修復(fù)［3］。不過(guò)，目前絕大部分水凝膠材料本身尚難以解決皮膚組織修復(fù)過(guò)程中的炎癥反應(yīng)。這是皮膚組織修復(fù)當(dāng)中常見(jiàn)的病理過(guò)程，一般由炎癥細(xì)胞分泌多種炎性因子而引發(fā)。炎癥反應(yīng)可在一定程度上促進(jìn)組織的更新修復(fù)，但過(guò)度的炎癥反應(yīng)又會(huì)造成組織的紅腫、疼痛，甚至壞死［4］。尤其是燒傷等大面積皮膚損傷的病人，對(duì)炎癥反應(yīng)程度的控制更為重要［5］。為解決這些問(wèn)題，目前有研究通過(guò)在水凝膠材料中加入抗炎藥物以緩解炎癥，但藥物易流失導(dǎo)致效果不持久。此外，臨床治療中還需要避免由細(xì)菌等病原體造成的感染，以及進(jìn)而產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)。近年來(lái)，超分子水凝膠由于其制備容易、機(jī)械強(qiáng)度可調(diào)控、易于實(shí)現(xiàn)、可注射化等優(yōu)點(diǎn)，而吸引了眾多研究人員的關(guān)注［6］。一方面，超分子水凝膠主要依賴于凝膠因子通過(guò)分子間的親疏水、靜電、主客體作用等非共價(jià)作用力形成。這些凝膠化過(guò)程避免了化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)改變凝膠因子的特殊生物化學(xué)及物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)于材料活性的保持具有較好的作用。另一方面，可選擇制備超分子水凝膠的材料種類(lèi)多，蛋白質(zhì)、多糖等具有良好生物活性的材料也逐漸作為凝膠因子制備水凝膠，更進(jìn)一步擴(kuò)展了水凝膠材料在臨床治療中的應(yīng)用范圍［7］。

為解決皮膚損傷修復(fù)中重度炎癥的問(wèn)題，本研究中設(shè)計(jì)制備了一種具有雙重抗炎功能的超分子水凝膠。將主體分子β-環(huán)糊精（β-CD）與具有抗菌性能的殼聚糖（Chitosan，CS）連接制備得到主體大分子（CS-CD），將具有抗炎作用的藥物布洛芬（Ibuprofen，Ibu）與具有良好穩(wěn)定性且能促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的葡聚糖（Dextran，Dex）連接制備得到客體大分子，之后利用β-CD與布洛芬之間的主客體識(shí)別作用制備超分子水凝膠。期望這一水凝膠既可以抑制因細(xì)菌生長(zhǎng)造成的炎癥，又可以抑制由大量炎癥因子產(chǎn)生的過(guò)度炎癥。對(duì)水凝膠的形成、微觀形貌和流變學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了考察，并且對(duì)水凝膠的抑菌性能、抗炎性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡聚糖（Mw20 000）、β-環(huán)糊精、對(duì)甲苯磺酰氯、乙基［3-（二甲胺基）丙基］碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）、N-羥基琥珀酰亞胺（NHS），購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；殼聚糖（Mw40 000）、膽堿酯酶、脂多糖（LPS），購(gòu)自生工生物工程（上海）有限公司；布洛芬、N，N'-二環(huán)己基碳二亞胺（DCC）、4-二甲氨基吡啶（DMAP），購(gòu)自阿拉丁試劑（中國(guó)）有限公司；大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），由江南大學(xué)藥學(xué)院提供；TNF-α酶聯(lián)免疫試劑盒，購(gòu)于北京GenStar公司。

1.2 主要儀器

FreeZone 2.5型冷凍干燥機(jī)，美國(guó)Labconco公司制造；S-4800型掃描電子顯微鏡，日本日立儀器有限公司制造；Avance III型核磁共振波譜儀，德國(guó)Bruker公司制造；AR-G2型流變儀，美國(guó)TA公司制造；Nexus470型傅里葉紅外光譜儀，美國(guó)Nicolet公司制造；UV-2550型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本島津公司制造；DAWN-HELEOS-II型凝膠滲透液相色譜-光散射聯(lián)用儀，美國(guó)Waytt公司制造。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 單（6-對(duì)甲苯磺?；?β-環(huán)糊精（β-CDOTs）的制備β-CD-OTs參照文獻(xiàn)報(bào)道方法制備［8］，將5 g（4.4 mmol）β-CD溶于120 mL去離子水中，之后加入20 mL NaOH溶液（2.5 mol/L），反應(yīng)30 min。將1.3 g（6.9 mmol）對(duì)甲苯磺酰氯溶于20 mL乙腈中，緩慢滴入上述反應(yīng)液，室溫下劇烈攪拌2～3 h。反應(yīng)結(jié)束后將得到的懸浮液過(guò)濾，并用適量的NH4Cl調(diào)節(jié)pH至8，得到的溶液冷卻至4℃，真空抽濾收集沉淀。之后粗產(chǎn)品用去離子水重結(jié)晶3次，得到產(chǎn)品1.14 g，產(chǎn)率22.8%。

1.3.2 氨基化β-環(huán)糊精（β-CD-NH2）的制備β-CD-NH2參照文獻(xiàn)報(bào)道方法制備［9］，稱取2 g（1.55 mmol）β-CD-OTs和1.2 g（7.75 mmol）1，8-二氨基-3，6-二氧雜辛烷，溶于5 mL新蒸NMP中，加入25 mg（0.15 mmol）KI，于氮?dú)獗Ｗo(hù)下70℃反應(yīng)過(guò)夜。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用乙醇沉淀產(chǎn)物，并用乙醇與乙醚反復(fù)洗滌。產(chǎn)物用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)一步純化，并于50℃真空干燥箱過(guò)夜，得到產(chǎn)品1.53 g，產(chǎn)率78.1%。

1.3.3 環(huán)糊精功能化殼聚糖（CS-CD）的制備稱取1 g（6.2 mmol單糖單元）殼聚糖，溶于10 mL去離子水，加入0.3 mL（4 mmol）新蒸的丙烯酸，于50℃下攪拌反應(yīng)2 d。反應(yīng)結(jié)束后，用截留相對(duì)分子質(zhì)量3 500的透析袋透析3 d，冷凍干燥得到羧基化殼聚糖。之后稱取羧基化殼聚糖0.5 g，溶于10 mL去離子水中，室溫?cái)嚢柘录尤?.34 g（1.8 mmol）EDC及0.21 g（1.8 mmol）NHS活化羧基，并調(diào)節(jié)pH至5.5。反應(yīng)2 h后加入1.13 g β-CD-NH2，繼續(xù)反應(yīng)24 h，之后將溶液倒入14 kDa透析袋中對(duì)水透析3 d，冷凍干燥得CS-CD產(chǎn)品。環(huán)糊精的取代度通過(guò)酚酞法于552 nm處的吸光度值測(cè)定，CS-CD的相對(duì)分子質(zhì)量通過(guò)GPC-MALS測(cè)定。

1.3.4 葡聚糖-布洛芬（Dex-Ibu）的制備稱取1.62 g（10 mmol單糖單元）葡聚糖溶于15 mL新蒸DMSO中，攪拌下緩慢加入1.92 g（9.3 mmol）DCC、1.13 g（9.3 mmol）DMAP及1.28 g（6.2 mmol）布洛芬，室溫下通氮?dú)夥磻?yīng)24 h，濾除不溶物，產(chǎn)物用乙醇沉淀，并用乙醇、乙醚反復(fù)洗滌，將產(chǎn)物溶于去離子水，用3.5 kDa透析袋對(duì)水透析3 d，冷凍干燥得產(chǎn)品Dex-Ibu。布洛芬的接枝量通過(guò)Dex-Ibu的DMSO溶液在272 nm處的吸光度值測(cè)定，Dex-Ibu的相對(duì)分子質(zhì)量通過(guò)GPC-MALS測(cè)定。

1.3.5 超分子水凝膠的制備及形貌觀測(cè)將一定質(zhì)量的CS-CD與Dex-Ibu分別按表1配制為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，之后各取0.5 mL于室溫下混合均勻，觀察凝膠化現(xiàn)象。之后將形成的水凝膠冷凍干燥，凍干樣品通過(guò)S-4800型掃描電子顯微鏡觀測(cè)水凝膠孔洞的微觀形貌。

1.3.6 水凝膠的流變學(xué)性能實(shí)驗(yàn)超分子水凝膠的流變性能采用AR-G2型流變儀于25℃條件下測(cè)定。采用20 mm平行板夾具，首先測(cè)定應(yīng)變從0.01%至100%的變化過(guò)程中水凝膠的流變學(xué)行為。之后，確定應(yīng)變，對(duì)水凝膠的形成進(jìn)行時(shí)間的動(dòng)態(tài)掃描，混合兩種凝膠因子溶液時(shí)開(kāi)始掃描，掃描時(shí)間持續(xù)10 min。

1.3.7 水凝膠的體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定水凝膠Gel-3在PBS（pH 7.4）及在含有20 U膽堿酯酶溶液中的藥物釋放行為。首先將膽堿酯酶溶于PBS（pH 7.4）中，配成20 U/mL的酶溶液。將水凝膠分別裝入兩個(gè)3 500 Da的透析袋中，一組加入5 mL PBS（pH 7.4），一組加入1 mL酶溶液及4 mL PBS（pH 7.4），然后分別放入50 mL的離心管中，加10 mL PBS（pH 7.4），再將離心管置于37℃、100 r/min的搖床上進(jìn)行藥物釋放實(shí)驗(yàn)，在設(shè)定的間隔時(shí)間將溶液吸出，同時(shí)補(bǔ)充等量新鮮PBS，藥物釋放行為通過(guò)緩沖液在264 nm的吸光度值測(cè)定，實(shí)驗(yàn)平行3次。

1.3.8 水凝膠的抑菌性能測(cè)試將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌接種到LB液體培養(yǎng)基中，一組作空白對(duì)照，另外3組分別加入經(jīng)過(guò)Co60射線照射滅菌的殼聚糖、葡聚糖及凍干水凝膠，至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。之后將試樣置于37℃、220 r/min恒溫?fù)u床上培養(yǎng)，以培養(yǎng)基為空白對(duì)照，分別測(cè)量不同時(shí)間段菌液的光密度（OD600）值。濃度較大的菌液測(cè)定時(shí)須將其用培養(yǎng)基稀釋一定倍數(shù)，使其OD值在0.1～0.3范圍內(nèi)。參照文獻(xiàn)［10］方法，利用光密度值估算菌體濃度，通過(guò)菌體濃度間接得到不同物質(zhì)對(duì)菌體的抑制生長(zhǎng)曲線，實(shí)驗(yàn)重復(fù)平行3次。

1.3.9 水凝膠的抗炎性能測(cè)試以TNF-α為細(xì)胞炎癥因子模型，表征材料的抗炎性能。將RAW 264.7細(xì)胞培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，用胰酶消化，重懸并調(diào)整細(xì)胞濃度至5×105個(gè)/mL，于96孔培養(yǎng)板中接種細(xì)胞懸液100 μL/孔，在含質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%CO2的培養(yǎng)箱中37℃孵育過(guò)夜，小心移去培養(yǎng)基，每孔加入200 μL含LPS（5 μg/mL）的培養(yǎng)基，以只加入LPS為炎癥因子刺激對(duì)照，殼聚糖和葡聚糖為陽(yáng)性對(duì)照，測(cè)試組加入20 μg凍干水凝膠樣品，繼續(xù)在培養(yǎng)箱中孵育48 h，TNF-α的含量通過(guò)ELISA法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 CS-CD的結(jié)構(gòu)表征

主體大分子CS-CD的化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)核磁共振氫譜進(jìn)行確認(rèn)，如圖1所示。從譜圖中看出，δ5.5處出現(xiàn)了比較明顯的峰，這是糖環(huán)C1位上質(zhì)子氫的峰，由于連接環(huán)糊精，這個(gè)峰的峰面積增大。此外，在δ3附近出現(xiàn)了1，8-二氨基-3，6-二氧雜辛烷上亞甲基的氫的峰。此外，通過(guò)GPC-MALS測(cè)定CS-CD的重均分子量為74.9 kDa。這說(shuō)明環(huán)糊精分子已經(jīng)連接到殼聚糖側(cè)鏈上，大分子主體CS-CD成功得以制備。另外，通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，利用酚酞法測(cè)定環(huán)糊精在CS-CD中的取代度約為9.8%，計(jì)算得到的相對(duì)分子質(zhì)量也與測(cè)定得到的相對(duì)分子質(zhì)量相吻合。

圖1 CS-CD在D2O中的1H NMR譜圖Fig.11H NMR spectrum of CS-CD in D2O

2.2 Dex-Ibu的結(jié)構(gòu)表征

大分子客體Dex-Ibu通過(guò)連接抗炎藥物布洛芬和葡聚糖制備得到，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)核磁共振氫譜進(jìn)行確認(rèn)，如圖2所示。從圖中可以看出，在δ7.2處出現(xiàn)了布洛芬苯環(huán)的特征峰，在δ0.7處出現(xiàn)了布洛芬分子上異丙基上氫的峰，說(shuō)明布洛芬已經(jīng)成功與葡聚糖分子連接。通過(guò)峰面積計(jì)算可得布洛芬分子的取代度約為9.8%。采用GPC-MALS測(cè)定產(chǎn)品Dex-Ibu的重均分子量為23.2 kDa。另外，通過(guò)紫外光譜測(cè)定得到Dex-Ibu中布洛芬的取代度約為10.2%。這與核磁計(jì)算結(jié)果相吻合，計(jì)算得到的相對(duì)分子質(zhì)量也與測(cè)定得到的相對(duì)分子質(zhì)量相吻合，說(shuō)明客體大分子Dex-Ibu已成功制備。

圖2 Dex-Ibu在d6-DMSO中的1H NMR譜圖Fig.21H NMR spectrum of Dex-Ibu in d6-DMSO

2.3 凝膠化調(diào)控及水凝膠的形貌分析

所設(shè)計(jì)的超分子水凝膠主要通過(guò)β-CD和Ibu之間形成主客體包合物以固定兩種大分子，進(jìn)而形成水凝膠。因此超分子水凝膠的凝膠化過(guò)程通過(guò)調(diào)節(jié)主體大分子CS-CD和客體大分子Dex-Ibu的濃度及量來(lái)進(jìn)行，結(jié)果如表1所示。

表1 凝膠因子CS-CD和Dex-Ibu的配比Table 1Contents of gelators CS-CD and Dex-Ibu

當(dāng)CS-CD的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的Dex-Ibu，可觀測(cè)到從溶液向凝膠轉(zhuǎn)變的過(guò)程，但形成的水凝膠強(qiáng)度較低。這說(shuō)明Ibu可與β-CD形成包合物，但形成包合物數(shù)量有限，因此水凝膠強(qiáng)度不高。而當(dāng)Dex-Ibu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，加入CS-CD無(wú)法有效凝膠化。這主要是由于Ibu水溶性不佳，在溶液中易被Dex分子包裹在內(nèi)部，導(dǎo)致體系中客體分子數(shù)量有限，無(wú)法有效形成包合物進(jìn)而凝膠化。當(dāng)提高兩種凝膠因子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至10%，可快速形成穩(wěn)定的超分子水凝膠Gel-3。因此，后續(xù)形貌測(cè)試采用Gel-3為樣品進(jìn)行測(cè)試。

水凝膠的內(nèi)部孔洞的微觀結(jié)構(gòu)通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行觀測(cè)，如圖3所示?？梢钥闯觯ㄟ^(guò)CS-CD和Dex-Ibu形成的超分子水凝膠具有孔隙結(jié)構(gòu)完整、大小均勻的特點(diǎn)，孔徑約為20 μm。這一規(guī)整的多孔結(jié)構(gòu)有利于液體及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水凝膠材料內(nèi)的交換和傳輸，可保持傷口濕潤(rùn)，利于組織修復(fù)。

圖3 超分子水凝膠（Gel-3）的SEM照片F(xiàn)ig.3SEM image of the supramolecular hydrogel（Gel-3）

2.4 水凝膠流變學(xué)性能分析

超分子水凝膠Gel-3的流變學(xué)性能通過(guò)流變儀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖4所示。首先對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變掃描以確定其線性粘彈范圍，見(jiàn)圖4（a）。從圖中可以看出，CS-CD與Dex-Ibu通過(guò)主客體相互作用形成的超分子水凝膠具有典型的動(dòng)態(tài)應(yīng)變曲線，應(yīng)變從0.01%至100%逐漸變化增加。在初始階段，水凝膠的儲(chǔ)存模量（G′）和損耗模量（G″）基本保持不變，且儲(chǔ)存模量較高，此時(shí)水凝膠表現(xiàn)為半固體性質(zhì)。而當(dāng)應(yīng)變超過(guò)3%時(shí)，水凝膠的彈性模量下降，當(dāng)應(yīng)變超過(guò)10%時(shí)，G′＜G″，水凝膠表現(xiàn)為溶液性質(zhì)。這主要是由于應(yīng)變的增加導(dǎo)致水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞。此后，確定應(yīng)變?yōu)?%，繼續(xù)對(duì)水凝膠的形成過(guò)程及隨時(shí)間變化的流變學(xué)性能進(jìn)行研究，見(jiàn)圖4（b）。當(dāng)主體大分子和客體大分子混合之后，水凝膠迅速形成，從圖中可以看出，G′＞G″，說(shuō)明當(dāng)兩種凝膠因子混合以后，CD和Ibu之間通過(guò)主客體識(shí)別立即形成包合物，水凝膠表現(xiàn)出半固體性質(zhì)。并且隨時(shí)間的延長(zhǎng)，兩者均有所增加，說(shuō)明包合物含量隨時(shí)間增加而逐漸增加，水凝膠強(qiáng)度增加。

圖4 超分子水凝膠的流變學(xué)研究結(jié)果Fig.4Oscillatory rheology of the supramolecular hydrogel

2.5 體外藥物釋放行為

水凝膠的體外藥物釋放行為分別在PBS及含有酯酶的環(huán)境下測(cè)試，結(jié)果如圖5所示。

圖5 水凝膠體外藥物釋放曲線Fig.5In vitro drug release profiles of the hydrogel

可見(jiàn)在PBS（pH 7.4）溶液中，布洛芬?guī)缀鯚o(wú)釋放，而水凝膠也穩(wěn)定存在于體系當(dāng)中，說(shuō)明水凝膠在不含有酶的環(huán)境下可穩(wěn)定存在，由布洛芬產(chǎn)生的藥效能保持穩(wěn)定。而在含有酯酶的溶液中，布洛芬快速釋放，水凝膠逐漸解體。這主要是由布洛芬與葡聚糖之間通過(guò)酯鍵連接，當(dāng)體系含有酯酶時(shí)，酯酶能快速斷裂酯鍵，進(jìn)而釋放出布洛芬。達(dá)到約3 h釋放接近平衡，布洛芬的累計(jì)釋放率約為88.3%。另外約10%的布洛芬并未從體系中釋放，這是由于布洛芬與環(huán)糊精形成了較為穩(wěn)定的包合物，這也說(shuō)明凝膠化的原因確實(shí)是由β-CD和Ibu之間形成包合物所致。同時(shí)，這一性質(zhì)也有利于調(diào)控藥物的釋放行為，可延長(zhǎng)布洛芬在應(yīng)用中的作用時(shí)間和效果，避免因藥物流失而造成抗炎作用降低或消失。

2.6 水凝膠的抑菌性能

為驗(yàn)證超分子水凝膠的抑菌性能，分別測(cè)試大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在水凝膠中的存活能力，結(jié)果如圖6所示?？梢?jiàn)，與菌溶液對(duì)照相比，水凝膠對(duì)兩種細(xì)菌的生長(zhǎng)均具有良好的抑制作用，這主要是由于殼聚糖上含有大量的自由氨基，其質(zhì)子化之后產(chǎn)生的陽(yáng)離子具有良好的抑菌性能。相比較兩種多糖，殼聚糖同樣表現(xiàn)出良好的菌體抑制能力，而葡聚糖則會(huì)促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)。這主要是因?yàn)槠暇厶堑幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)中不含有氨基，而其被菌降解后產(chǎn)生的單糖還可能給細(xì)菌的生長(zhǎng)提供一定的條件，這也是水凝膠的抑菌性略低于殼聚糖水溶液的原因。不過(guò)，由于葡聚糖與疏水性的布洛芬連接，其在形成水凝膠后容易受到親水性殼聚糖分子的包裹，使得水凝膠表面仍然能夠保持較好的抑菌性能。這一良好的抑菌性能也為水凝膠在創(chuàng)面修復(fù)的應(yīng)用提供了條件。而葡聚糖分子同樣可促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，為傷口修復(fù)提供條件。

圖6 兩種細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線Fig.6Growth curves of Escherichia coli and Growth curves of Staphylococcus aureus

2.7 水凝膠的抗炎性能

水凝膠的抗炎性能以TNF-α為模型進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖7所示?？梢钥闯觯z內(nèi)部因?yàn)楹锌寡姿幬锊悸宸?，可以明顯抑制由LPS刺激產(chǎn)生的炎癥因子TNF-α，說(shuō)明水凝膠具有良好的抗炎作用。而殼聚糖雖能從一定程度上抑制炎癥因子，但與水凝膠相比抑制率較低，葡聚糖則難以抑制炎癥因子的產(chǎn)生。這說(shuō)明所制備水凝膠材料不僅能夠有效抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，進(jìn)而避免產(chǎn)生炎癥，還能抑制因巨噬細(xì)胞刺激活化而產(chǎn)生的炎癥因子。說(shuō)明該水凝膠材料對(duì)于炎癥能從不同方面抑制。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)化學(xué)修飾成功制備得到了主體大分子CSCD和客體大分子Dex-Ibu，通過(guò)1H NMR驗(yàn)證了其結(jié)構(gòu)，兩種凝膠因子的取代度分別為9.8%和10.2%。之后，通過(guò)環(huán)糊精和布洛芬之間的主客體識(shí)別作用成功制備得到了超分子水凝膠，通過(guò)SEM觀測(cè)其具有孔徑大小均勻、分布規(guī)則的微觀孔洞結(jié)構(gòu)，孔徑大小約20 μm。

流變學(xué)測(cè)試表明，兩種凝膠因子混合會(huì)快速形成水凝膠，并且其儲(chǔ)能模量（G′）大于損耗模量（G″），表現(xiàn)出凝膠的半固體性質(zhì)。

包裹于水凝膠內(nèi)部的布洛芬藥物可在酯酶的促進(jìn)下快速釋放，而在不含有酯酶的環(huán)境中穩(wěn)定包裹于凝膠內(nèi)部，可起到穩(wěn)定的抗炎作用。

同時(shí)，水凝膠還能夠有效抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)，對(duì)于傷口的修復(fù)具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

［1］Peppas N A，Hilt J Z，Khademhosseini A，et al.Hydrogels in biology and medicine：From molecular principles to bionanotechnology［J］.Advanced Materials，2006，18（11）：1345-1360.

［2］Slaughter B V，Khurshid S S，F(xiàn)isher O Z，et al.Hydrogels in regenerative medicine［J］.Advanced Materials，2009，21（32-33）：3307-3329.

［3］Tibbitt M W，Anseth K S.Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture［J］.Biotechnology and Bioenginnering，2009，103（4）：655-663.

［4］繆明遠(yuǎn)，牛軼雯，陸樹(shù)良.巨噬細(xì)胞活化與創(chuàng)面愈合［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2011，31（8）：1189-1193.

MIAO Mingyuan，NIU Yiwen，LU Shuliang.Macrophage activation and wound healing［J］.Journal of Shanghai Jiaotong University：Medical Science，2011，31（8）：1189-1193.（in Chinese）

［5］郭敏，徐祥，黃宏.巨噬細(xì)胞在創(chuàng)面愈合中的作用研究進(jìn)展［J］.成都醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，5（3）：223-227.

GUO Min，XU Xiang，HUANG Hong.To overview the contribution of macrophage during the wound healing［J］.Journal of Chengdu Medical College，2010，5（3）：223-227.（in Chinese）

［6］Sangeetha N M，Maitra U.Supramolecular gels：Functions and uses［J］.Chemical Society Reviews，2005，34（10）：821-836.

［7］Coviello T，Matricardi P，Marianecci C，et al.Polysaccharide hydrogels for modified release formulations［J］.Journal of Controlled Release，2007，119（1）：5-24.

［8］Wang J，Zhang J，Yu S，et al.Synthesis and self-assembly of a nanoscaled multiarm polymer terminated by beta-cyclodextrin［J］. ACS Macro Letters，2012，2（1）：82-85.

［9］Skorik Y A，Pestov A V，Kodess M I，et al.Carboxyalkylation of chitosan in the gel state［J］.Carbohydrate Polymers，2012，90（2）：1176-1181.

［10］張汝鋼，楊云生.OD450值與金黃色葡萄球菌活菌數(shù)目的相關(guān)性研究［J］.軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，32（4）：343-344.

ZHANG Rugang，YANG Yunsheng.Correlation between OD450value and viable number of Staphylococcus aureus［J］.Journal of Chinese PLA Postgraduate Medical School，2011，32（4）：343-344.（in Chinese）

Construction of Supramolecular Hydrogel with Dual-Function Anti-Inflammation Activities：Morphology，Properties and Performance

XU Jia1，2，SHI Yu2，CHEN Jingxiao2，CHEN Jinghua*2
（1.Department of Pharmacy，Affiliated Hospital of Jiangnan University（Wuxi 4th People's Hospital），Wuxi 214062，China；2.School of Pharmaceutical Science，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

A supramolecular hydrogel with dual function of anti-inflammation activities was prepared from chitosan-β-cyclodextrin and dextranmodified with a nonsteroidal anti-inflammatory drug（ibuprofen）self-assembled via a guest-host inclusion interaction.The hydrogel with uniform porous structure was observed under scanning electron microscope.Ibuprofen could be quickly released with esterase added and stays stable without esterase.In addition，the hydrogel has great potential of clinical application in wound healing since it possesses efficient anti-microbial and antiinflammation activities.

hydrogel，anti-inflammation，antimicrobial，ibuprofen，chitosan

R 944.9

A

1673—1689（2015）06—0640—06

2014-06-30

教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（20110093110008）

徐佳（1981-），女，江蘇無(wú)錫人，主管藥師，主要從事藥物制劑研究.E-mail：xujiajswx@126.com