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        溫敏水凝膠研究進展

        2022-11-25 10:43:03王高慧馮典康耘滋
        今日健康 2022年6期
        關(guān)鍵詞:異丙基丙烯酰胺殼聚糖

        王高慧 馮典 康耘滋

        西安醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院

        智能水凝膠是近年來興起的一種用途寬廣,制作簡便的材料。該種材料可用于裝載、運輸藥物,并有著良好的生物粘附性和親水性。與早期的水凝膠相比,新型智能水凝膠對外界環(huán)境刺激更加敏感。例如溫度、壓力、光等特殊因素,均可使新型智能水凝膠發(fā)生改變。根據(jù)刺激物不同,智能水凝膠分有溫度敏感水凝膠、酸堿溫敏水凝膠、壓敏水凝膠、光敏水凝膠等等[1]。

        1.溫度敏感水凝膠的機理

        溫敏性水凝膠的主要特點是體積在某一特定溫度而發(fā)生改變。除此之外,它還有制作簡單、應(yīng)用廣泛的優(yōu)點。在某一溫度附近變化時,水凝膠體積發(fā)生劇烈收縮或膨脹,此時的溫度我們通常稱為相轉(zhuǎn)變溫度。溫敏水凝膠分子內(nèi)含有疏水分子和親水分子,在該溫度發(fā)生改變時,不僅分子間的相互作用力改變,分子內(nèi)相互作用力也改變,因此改變了水凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),進而發(fā)生體積的改變。部分溫敏材料在高于相轉(zhuǎn)變溫度時,會發(fā)生溶解,在低于相轉(zhuǎn)變溫度時,會劇烈收縮,出現(xiàn)渾濁。有部分溫敏材料與之相反,在低于相轉(zhuǎn)變溫度時,會發(fā)生溶解,在高于相轉(zhuǎn)變溫度時,會劇烈收縮,出現(xiàn)渾濁。根據(jù)變化機理發(fā)生狀態(tài)不同,將第一種稱為熱脹溫敏水凝膠,第二種成為熱縮溫敏水凝膠[2]。

        2.溫敏水凝膠的材料

        常見的溫敏水凝膠有聚N-異丙基丙烯酰胺、殼聚糖聚合物、聚氧乙烯和環(huán)氧丙烷的嵌段共聚物等等。根據(jù)水凝膠來源,可分為天然水凝膠、合成水凝膠和混合水凝膠。天然聚合物水凝膠有著良好的生物相容性,例如殼聚糖。合成水凝膠具有比天然水凝膠更好的機械性,例如聚N-異丙基丙烯酰胺?;旌纤z則是將兩種材料混合制出的水凝膠。不同水凝膠材料制備出的水凝膠各有各不同的特點[3]。

        2.1 聚N-異丙基丙烯酰胺

        聚N-異丙基丙烯酰胺分子主要由疏水性異丙基與親水性酰胺基構(gòu)成。酰胺基為親水基,可與水分子形成氫鍵,使水凝膠具備良好的水溶性。異丙基為疏水基,當(dāng)處于相轉(zhuǎn)變溫度時,親水基形成的氫鍵減少,此時,聚N-異丙基丙烯酰胺水溶性降低,出現(xiàn)凝固化。在醫(yī)學(xué)方面,它的相變溫度為32℃,在人體體表溫度附近,這是它最重要的特點,大大提高了該種水凝膠的利用率。而且治療銀屑病的溫敏水凝膠敷料絕大部分使用該種材料[2]。但是其機械強度低,不易制成膜狀水凝膠,我們通常會將其與機械強度較高的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)相結(jié)合,達到穩(wěn)定效果[4]。

        2.2 殼聚糖聚合物

        殼聚糖是由甲殼質(zhì)經(jīng)脫乙酰反應(yīng)后得到的一種線性聚合物。它大量存在于海洋生物、節(jié)肢動物和昆蟲骨骼中[2]。有研究證明殼聚糖納米顆粒無毒來源廣,有良好的生物相容性、降解性、抗氧化性、抗菌性,可用于醫(yī)療、服裝、美容、建筑等多方面。有動物實驗發(fā)現(xiàn),該種水凝膠可改善心功能[3]。在酸性溶液中,殼聚糖容易變成殼聚糖陽離子,通過靜電作用,可以包埋帶負(fù)電荷的藥物。與其他水凝膠相比殼聚糖更具有安全性,但穩(wěn)定性和機械強度方面需要進一步改善。

        3.溫敏水凝膠的釋藥性

        在釋放藥物方面,從藥物釋放時間、生物相容性、毒性等各各方面來看,智能水凝膠比傳統(tǒng)藥物釋放材料各方面屬性都得到提升。溫敏水凝膠在這方面更是受到人們更多關(guān)注。不同的載藥溫敏水凝膠,都是根據(jù)不同病情時的生理狀態(tài)制備的。例如炎癥時的發(fā)熱、pH減小、釋放各種酶,都會導(dǎo)致體內(nèi)微環(huán)境發(fā)生改變,從而使溫敏水凝膠釋藥性達不到預(yù)期效果。因此,絕大數(shù)溫敏水凝膠都是在已知此時生理狀態(tài)情況下,制備出來的[5]。當(dāng)溫敏水凝膠的溫度達到相變溫度時,水凝膠的水溶性改變,體積會發(fā)生劇烈變化。溫敏水凝膠微觀為相互交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),處在水凝膠網(wǎng)內(nèi)的藥物受到擠壓后,將藥物釋放出來。藥物來到靶點附近,與靶點相結(jié)合,達到治療疾病的效果。

        4.總結(jié)

        溫敏水凝膠分子同時含有疏水性和親水性基團,在相變溫度處,體積可發(fā)生劇烈變化,將藥物釋放出來。通過水凝膠的靶向作用,降低藥物的使用劑量,減少藥物對其他健康部位的損害。除醫(yī)療以外,溫敏水凝膠在其他多個領(lǐng)域運用廣泛,前景寬廣,但是溫敏水凝膠的穩(wěn)定性和機械強度有待提升,且機體內(nèi)隨時發(fā)生變化的微環(huán)境,也給溫敏水凝膠帶來了不小問題。因此,準(zhǔn)確判斷微環(huán)境狀態(tài),將是我們需要關(guān)注的難題。

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