综述——纳米材料与药物输递：聚乙二醇/聚己内酯嵌段共聚物温敏水凝胶及其在局部药物递送中的应用

近年来,温敏水凝胶被广泛用于药物递送、组织工程等生物医用领域．其中,由聚乙二醇与脂肪族可降解聚酯合成的两亲性聚合物的自组装胶束形成的温敏水凝胶是一种重要的温敏凝胶材料．本文针对聚乙二醇(PEG)与聚己内酯(PCL)形成的两亲性嵌段聚合物温敏水凝胶体系,综述了聚合物分子质量、嵌段序列结构,亲疏水段分子质量与比例、疏水段化学结构等因素对温敏行为的影响,以及该温敏水凝胶在局部药物递送方面的研究进展．     

介孔分子筛对传统药物的原位载药及缓释研究

利用原位组装法将水难溶性的治疗冠心病药物槲皮素组装进入到介孔分子筛MCM-41孔道中,重点考察了介孔分子筛对药物的原位组装率和缓释率,验证此载药体系的优势。用X射线粉末衍射仪、扫描电镜、红外光谱对组装材料进行表征。原位组装法制得的产物载药率最高达到93%[m(药物)/m(药物总量)],与后组装制得产物的组装率70%相比,有明显提高;测定体外模拟肠液中的缓释率,可知原位组装的产品释放总量约为13 h后基本不再释放,总量大概为93%,高于后组装产品(87.25%)。实验结果表明MCM-41介孔分子筛原位组装槲皮素药物分子有明显优势。     

壳聚糖基温敏水凝胶的研究进展

壳聚糖是一种由甲壳素脱乙酰化得到的氨基多糖,具有生物相容性、低细胞毒性和可生物降解性等特点。壳聚糖/β-甘油磷酸钠溶液温敏水凝胶在组织工程、药物缓释等领域多有报道,其成胶性能取决于凝胶的组分和浓度。针对单纯壳聚糖水凝胶强度较低、降解较快、药物突释等缺陷,通常对壳聚糖进行改性或引入新材料共混,获得更符合实际需要的壳聚糖基温敏水凝胶。对近年来壳聚糖基水凝胶的研究进展进行综述,包括改性壳聚糖、共混体系等,概述了其在组织工程(软骨、血管、神经修复)、药物缓释(癌症药物缓释、糖尿病治疗)领域中研究和应用的新进展,以期为后续温敏水凝胶的进一步研究提供参考。     

负载白藜芦醇自组装多肽水凝胶的抗菌性能研究

[目的]制备一种负载白藜芦醇的自组装多肽水凝胶并探讨其抗菌性能。[方法]通过自组装制备多肽(FmocFFGGRGD)水凝胶和载有白藜芦醇的多肽水凝胶(Pep/RES);通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察水凝胶的形貌和内部结构;通过流变仪检测水凝胶的流变性质;通过高效液相色谱检测Pep/RES的释放速率;通过细胞毒性试验研究该水凝胶的生物相容性;通过抑菌圈实验和活死细菌染色研究Pep/RES对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。[结果]多肽溶液可在30 min内自组装形成稳定的水凝胶,水凝胶内部的三维结构密度随多肽浓度的增加而增加,2.0wt%浓度的多肽水凝胶稳定效果最好。白藜芦醇从Pep/RES水凝胶中缓慢释放7 d释放量达到50%,Pep/RES浸泡液对NIH/3T3细胞表现出良好的生物相容性。Pep/RES水凝胶中负载的白藜芦醇浓度为512μg/m L时,对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径即可达到5.41±0.18 mm,但即使白藜芦醇浓度达到1 024μg/m L,对大肠杆菌的抑菌圈直径仅为4.27±0.22 nm。[结论]Pep/RES结构稳定,安全无毒,能缓释白藜芦醇,并对金黄...     

同时缓释骨形态发生蛋白和氯己定的功能性壳聚糖温敏凝胶的制备

壳聚糖温敏凝胶是一种新型的可注射、在体固化的载体材料,该材料在室温条件下呈生理中性的溶液状态,在37℃左右可由溶液转变成水凝胶。该水凝胶对大分子药物具有良好的缓释效能,但对小分子药物缓释效能极差。 为制备同时缓释生长因子重组人骨形态发生蛋白- 2 (recombined human bone morphogenetic protein - 2, rhBMP-2)和抗菌药物氯己定的功能性壳聚糖温敏凝胶,将小分子药物氯己定先与β-环糊精制备成包结物,再将rhBMP-2与β-环糊精/氯己定包结物共混于壳聚糖温敏凝胶中,通过HAAKE粘度测量仪,对比加入目标药物前后系统的流变学性质,并且分别通过高效液相(high performance liquid chromatography,HPLC)和酶联免疫吸附(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)方法测量目标药物的体外释放性质,温敏凝胶系统的流变学性质几乎未受加入药物的影响。而氯己定从凝胶系统中释放的速度大大减慢,药物持续释放可保持1月以上。同时,rhBMP-2也获得较好的缓释效果。 通过先行环糊精包结共混的方法,成功制备同时缓释rhBMP-2和氯己定的功能性温敏凝胶。     

同时缓释骨形态发生蛋白和氯己定的功能性壳聚糖温敏凝胶的制备

壳聚糖温敏凝胶是一种新型的可注射、在体固化的载体材料,该材料在室温条件下呈生理中性的溶液状态,在37℃左右可由溶液转变成水凝胶。该水凝胶对大分子药物具有良好的缓释效能,但对小分子药物缓释效能极差。为制备同时缓释生长因子重组人骨形态发生蛋白-2(recombined human bone morphogenetic protein-2,rhBMP-2)和抗菌药物氯己定的功能性壳聚糖温敏凝胶,将小分子药物氯己定先与β-环糊精制备成包结物,再将rhBMP-2与β-环糊精/氯己定包结物共混于壳聚糖温敏凝胶中,通过HAAKE粘度测量仪,对比加入目标药物前后系统的流变学性质,并且分别通过高效液相(high performance liquid chromatography,HPLC)和酶联免疫吸附(enzyme-linkedimmunosorbent assay,ELISA)方法测量目标药物的体外释放性质,温敏凝胶系统的流变学性质几乎未受加入药物的影响。而氯己定从凝胶系统中释放的速度大大减慢,药物持续释放可保持1月以上。同时,rhBMP-2也获得较好的缓释效果。通过先行环糊精包结共混的方法,成功制备同时缓释rhBMP-2和氯己定的功能性温敏凝胶。     

一种抗菌水凝胶的制备及性能研究

以阿拉伯树胶、聚乙烯醇等为原料,通过戊二醛交联成功制备了具有pH和温度敏感的水凝胶,通过溶液吸附法制备了负载水杨酸的水凝胶。分别研究了pH和温度对水凝胶溶胀性能的影响,以及pH和温度对负载水凝胶的缓释性能。实验结果表明,水凝胶对pH和温度有敏感性;负载水杨酸的水凝胶在中性介质下的缓释性能要好于酸性和碱性介质,水凝胶缓释性能受温度影响,随着温度升高,缓释性能提高,凝胶的缓释性与溶胀行为一致。     

还原可降解聚磺酸甜菜碱型纳米水凝胶的制备及载药研究

目的:制备与表征还原可降解的聚磺酸甜菜碱型纳米水凝胶,利用该纳米递药系统包载阿霉素(DOX)并初步评价其抗肿瘤性能。方法:利用回流沉淀聚合的方法合成含二硫键的聚磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯(PSBMA)纳米水凝胶及不含二硫键的PSBMA纳米凝胶(nd-PSBMA);通过粒度仪和透射电镜考察两种纳米水凝胶的粒径、形态以及稳定性;通过考察谷胱甘肽(GSH)对纳米凝胶溶液相对浊度的影响以评价还原环境对两种纳米凝胶的还原可降解性;利用纳米凝胶包载阿霉素(DOX),考察载药凝胶在GSH中的释药行为,并初步评价其对A549肿瘤细胞的杀伤作用。结果:以N, N'-双丙烯酰胱胺为交联剂制备了含二硫键的PSBMA纳米凝胶,其粒径在180～200 nm;同时以N, N'-双丙烯酰胺为交联剂制备了不含二硫键的n-PSBMA纳米凝胶。两种纳米凝胶与小鼠血清共孵育7天水合粒径仍无明显变化,表明磺酸甜菜碱型纳米凝胶具有良好的抗蛋白吸附能力。此外,PSBMA纳米凝胶在GSH溶液中迅速地降解,且降解速度与GSH浓度呈正相关;而nd-PSBMA纳米凝胶在GSH溶液中几乎不降解。载DOX的PSBMA纳米凝胶可在GSH作用下快速的释放药物而载DOX的nd-PSBMA纳米凝胶在GSH作用下缓慢的释放药物;体外细胞实验显示空白纳米凝胶和载药nd-PSBMA对A549细胞无明显毒性作用,但载DOX的PSBMA纳米凝胶可高效地杀死A549肿瘤细胞,其药效与游离DOX相仿。结论:还原可降解的PSBMA纳米水凝胶有望成为智能型控释药物载体。     

原位可注射壳聚糖基温敏水凝胶的制备及其在预防ESD术后食管狭窄中分阶段释药应用研究

摘要 目的：构建一种可以分阶段释放药物的原位可注射水凝胶，通过直接注射在ESD（Endoscopic Submucosal Dissection，内镜黏膜下剥离术）术后伤口处，形成水凝胶敷料，起到保护伤口的作用。同时凝胶中的两种药物通过分阶段释放的方式，更好地促进伤口的无瘢痕愈合，为ESD术后食管狭窄的预防提供一种新的参考方案。方法：在壳聚糖/β-甘油磷酸钠（CS/β-GP）温敏水凝胶的体系中加入聚多巴胺（PDA），制备壳聚糖/β-甘油磷酸钠/聚多巴胺（CS/?β-GP/PDA）水凝胶。通过在载药水凝胶中加入聚乙二醇-聚乳酸-羟基乙酸（PEG-PLGA）纳米载药微粒制备CS/β-GP/PDA/NPs双载药水凝胶，通过两种载药体系的复合，实现药物的分阶段释放。通过流变学实验测定CS/β-GP、CS/β-GP/PDA、CS/β-GP/PDA/NPs凝胶体系的相转变温度以及凝胶强度。通过高效液相色谱法检测CS/β-GP/PDA/NPs水凝胶中两种药物的释放动力学特征。通过CCK-8细胞增殖实验评价CS/β-GP/PDA、CS/β-GP/PDA/NPs温敏水凝胶的生物相容性。在体外猪食管中，模拟ESD术后创口，通过内镜辅助将水凝胶母液注射在伤口处，并通过内镜观察水凝胶的凝胶状态。结果：得到了粘附性显著增强的壳聚糖/β-甘油磷酸钠/聚多巴胺（CS/β-GP/PDA）凝胶体系。流变学实验证明聚多巴胺（PDA）的加入可以显著降低水凝胶的凝胶温度，缩短原位成胶时间。CCK-8实验显示CS/β-GP/PDA、CS/β-GP/PDA/NPs凝胶体系无潜在的细胞毒性。在体外猪食管模拟实验中，将其凝胶母液注射在伤口处后，可原位形成凝胶，且凝胶贴合伤口，具有较强的粘附性。通过体外释药速率测定，验证了CS/β-GP/PDA/NPs水凝胶中所载两种药物释放速率存在明显差异，可实现药物的分阶段释放。结论：设计的CS/β-GP/PDA/NPs凝胶体系适用于ESD术后的伤口修复，并能够实现分阶段释药，对于预防ESD术后食管狭窄具有潜在的应用价值。     

一种溶酶体靶向的原位自组装短肽设计及抗肿瘤活性研究

肿瘤已成为威胁人类生命的一大杀手,目前主要采用手术和放、化疗等手段进行治疗,但由于放、化疗的细胞选择性差、毒副作用明显且易引起肿瘤细胞产生耐受(/药)性,不利于肿瘤的持续治疗,因此亟待研发具有定向定位优势、毒副作用低的新型靶向药物.原位自组装多肽能识别肿瘤部位的特异性高表达物质,在肿瘤部位靶向性聚集形成稳定的纳米结构,实现精准和高效治疗,有望成为一种新型的抗肿瘤药物.本研究基于多肽原位自组装的设计理念,利用溶酶体内组织蛋白酶L的催化活性,设计了靶向溶酶体且能够原位自组装的多肽分子Fmoc-FFRIKFERQ-OH,研究了该分子的自组装特性及抗肿瘤活性.结果显示,在体外酸性条件下,组织蛋白酶L能精准切割Fmoc-FFRIKFERQ-OH分子,其酶切产物FmocFFR-OH自组装形成长纳米纤维结构,对肿瘤细胞A375和SH-SY5Y均具有较好的杀伤作用.该分子通过靶向溶酶体杀伤肿瘤细胞且对正常细胞的毒性较低,有望成为一种新型的抗肿瘤药物.     

可注射型透明质酸水凝胶的制备及性能研究

目的制备一系列新型的可注射型原位水凝胶,期望其运用于生物医学领域。方法采用两种不同链长的酰肼基单体(碳酰肼和己二酸二酰肼)分别修饰透明质酸(HA),并与四氯金酸(HAuCl4)混合,原位形成复合型水凝胶。用紫外可见光谱、核磁氢谱和傅里叶红外光谱分别对酰肼基改性的HA进行表征,同时对水凝胶的机械性能、微观形貌、溶胀行为和生物相容性进行研究。结果该系列水凝胶具有可注射性、互穿网络结构、一定的弹性模量、可调的溶胀能力及良好的生物相容性。结论酰肼基修饰的HA能和HAuCl4原位形成可注射型的水凝胶,该系列水凝胶具有良好的理化性能和生物相容性,在生物医学领域具有潜在的应用价值。     

超声引发抗肿瘤药物定时定量释放

研究超声对于高分子聚合物Pluronic P-105载药缓释系统的影响作用。方法配制不同浓度的P-105溶液,研究P-105溶胶-凝胶转化点及其影响因素。构建P-105载米托蒽醌水凝胶系统,将水凝胶暴露于不同频率与功率的超声波作用下,一定时间后,用PBS缓冲液冲洗水凝胶,根据缓冲液中米托蒽醌的紫外吸光值计算得出超声引发的药物的释放量。结果P-105的溶胶-凝胶转化点受P-105的浓度及外界环境温度的影响。在浓度低于26%的区域或较低温度时没有凝胶形成,浓度高于26%或者温度接近人体正常体温(或高于体温)时即为凝胶。P-105载药系统中药物的释放量与超声波的频率与功率有关,释放量随着超声功率增加而增加,随频率增加而降低。结论超声可以引发高分子聚合物Pluronic P-105载药系统的药物定时定量释放。     

薰衣草精油缓释固体分散体的制备及其体外释药性能研究

目的：优化薰衣草精油（LEO）缓释固体分散体的制备工艺,并探讨体外释药模型。方法：以芳樟醇及乙酸芳樟酯为指标,建立气相-色谱质谱联用（GC-MS）技术测定溶出度的方法;选用硬脂酸、聚乙二醇6000(PEG 6000)和单硬脂酸甘油酯为辅料,优化辅料配比,采用熔融法制备LEO缓释固体分散体,考察其体外释药性能。结果：LEO缓释固体分散体的最佳处方配比为硬脂酸∶PEG 6000∶单硬脂酸甘油酯：LEO=3∶5∶1∶1,该条件下所制备的固体分散体在体外能够持续释药12 h,体外释药符合一级动力学模型。结论：所优选的处方配比工艺稳定可靠,所得缓释固体分散体能显著改善药物溶出,缓释效果令人满意。     

RADA-16的研究进展

自组装多肽RADA-16(RADARADARADARADA)是化学合成的一种纳米材料,最早是麻省理工学院的张曙光教授合成。研究显示,1%的RADA-16溶液在盐溶液的激发下能迅速自组装成纳米纤维水凝胶;在不同的多肽浓度下,RADA-16形成不同的结构形态,经超声波破碎打断的RADA-16纤维会随着时间的延长而重新组装成较长的纳米纤维;p H值的变化也会影响RADA-16水凝胶的形成,在酸性、碱性、中性条件下分别以3种离子状态存在;RADA-16纳米纤维水凝胶能够提供一个利于细胞生长的三维环境,将不同的细胞种植在水凝胶中能够促进细胞的增殖和迁移;已有科学家将RADA-16应用在组织工程中皮肤缺损、软骨修复、神经修复、止血等方面的研究并取得很好的研究成果。本研究主要对RADA-16的研究进展进行阐述。     

rhEGF缓释微球对糖尿病皮肤溃疡创面修复的 作用

采用W/O/W方法制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)载重组人表皮生长因子(rhEGF)缓释微球, 表征了缓释微球形貌和粒径分布, 研究了体外释放行为, 进行了细胞实验和动物实验. 结果显示：微球形貌规则, 粒径均匀; 药物包封率达85.6%; 缓释时间达24 h. 细胞实验表明, 微球比rhEGF原液具有更好的促进细胞增殖作用; 通过观察动物实验中溃疡面积变化、组织病理切片和PCNA表达, 发现微球组治疗效果优于生长因子原液组和空白对照组, 并且具有显著性差异. 本研究为rhEGF缓释微球技术的临床应用提供了重要的科学依据.     

基于AFM的食虫植物天然水凝胶黏液纳米结构原位成像与分析

天然高分子水凝胶以其良好的生物相容性以及生物可降解性在生物医学领域得到了广泛应用,然而由于缺乏合适的观测手段,目前对于纳米尺度下天然状态水凝胶的精细结构及其特性仍然不完全清楚.原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)的出现为生物材料研究提供了新的强大技术手段,但目前利用AFM对天然高分子水凝胶纳米结构进行原位成像的研究还较为缺乏.本文利用AFM对4种不同类型食虫植物(茅膏菜、捕虫堇、瓶子草、捕蝇草)分泌的天然水凝胶黏液的结构进行了高分辨率原位成像与分析.分别将茅膏菜黏液和捕虫堇黏液平铺至云母表面,在空气中进行的AFM成像结果清晰地显示,茅膏菜黏液和捕虫堇黏液中均含有大量纳米纤维结构,且纳米纤维自组装行为具有多样性.分别将瓶子草黏液和捕蝇草黏液平铺至载玻片表面,在去离子水溶液中进行的AFM成像结果揭示了瓶子草黏液和捕蝇草黏液中均含有大量纳米颗粒,对纳米颗粒进行的统计分析显示,捕蝇草黏液中的纳米颗粒尺寸显著大于瓶子草黏液中纳米颗粒的尺寸.研究结果加深了人们对食虫植物分泌的天然水凝胶黏液的认识,为天然生物材料精细纳米结构研究提供了新的方法和视角.     

槲皮素在介孔分子筛孔道中的组装与缓释研究

采用后组装法将非水溶性的治疗冠心病药物槲皮素组装进入MCM-41介孔分子筛的孔道中,药物组装率达37%[m(药物)/m(药物总量)],用XRD,扫描电镜和IR对药物组装体进行了表征;通过测定组装体在体外模拟人工小肠液中的溶出速率,表明制得了槲皮素/MCM-41缓释体系。     

智能磁力驱动自愈合水凝胶的制备及性能研究

笔者研究了一种包裹磁性微球的动态可注射复合水凝胶,用于药物传递和抗肿瘤治疗。其中,水凝胶由水溶性羧乙基壳聚糖(CEC)和氧化海藻酸盐(OAlg)通过席夫碱反应(Schiff-base)进行交联而制成,具有良好的自愈性。为了增强水凝胶的力学性能和生物降解能力,采用乳化交联法制备了载有5-氟尿嘧啶(5-Fu)的磁性明胶微球(MGMs),并包埋入水凝胶中。对该复合水凝胶的磁性能、溶胀性能、降解率和流变性能等特性进行测试,以比较不同浓度的MGMs在水凝胶中的性能差异。综合各种因素发现:30 mg/m L的MGMs/水凝胶具有最佳性能,并且在生理条件下,由于动态的席夫碱反应,再交联过程表现出良好的自愈能力。在体外药物释放试验中,MGMs/水凝胶与单独的MGMs和空白水凝胶相比,表现出最佳的5-Fu缓释性。因此,基于CEC/OAlg包埋的有5-Fu/MGMs动态自愈合水凝胶在药物传递和各种生物医学领域有良好的应用前景。     

我科学家抗肿瘤化疗药物纳米载体研究获重大突破

2007年7月4日,国际著名学术期刊Journal of the National Cancer Institute发表了中科院生物物理所题为“磷脂-阿霉素自组装纳米胶束促进对肿瘤的渗透性”的研究论文。这一最新发现表明：聚乙二醇衍生化磷脂与抗肿瘤化疗药物．阿霉素可自组装形成纳米尺度的新型输送载体,     

酶启动和调控自组装超分子水凝胶

超分子间的弱相互作用使自组装超分子水凝胶的结构比较容易改变。用酶启动和调控超分子水凝胶的自组装不仅能在原位上对超分子水凝胶结构进行调整和控制,而且具有很好的生物选择性,有望制造出生物医学上所需要的材料,并能够控制生物体系中一些重要的生物过程。本文对酶启动和调控自组装超分子水凝胶的两类过程进行了总结,并以磷酸酯酶、β-内酰胺酶、嗜热菌蛋白酶、脂肪酶、基质金属蛋白酶和磷酸酯酶/激酶等酶为例,综述了如何设计和使用酶来启动和调控小分子的自组装超分子水凝胶。