基于PNIPA的温敏性智能水凝胶载药系统的制备及表征

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药物递送系统(如胶束、纳米颗粒、聚合物和脂质体)可以解决药物使用过程中存在的水溶性差、半衰期短、生物相容性低、排泄迅速及靶向性差等副作用,因此被广泛研究并应用于临床实践。近年来具有刺激响应性的智能药物递送系统引起了人们的兴趣与关注,尤其是具有温度和磁响应性的智能药物递送系统,可利用外磁场将药物定向输送或引导至病变部位,按需控制释放,减少用药次数,延长作用时间,达到最佳治疗效果。因此本研究利用生物相容性的球形介孔纳米粒子(和磁性纳米粒子)为交联剂,制备了两种载药系统,研究了影响载药及释药能力的因素,为临床应用提供了基础数据。1.PNIPA/MSN复合水凝胶载药系统的制备与研究:实验采用Stober法合成了介孔二氧化硅纳米粒子(MSN),比表面积为413.2 m2/g、平均孔径19.2 nm左右。以MSN为交联剂、KPS作引发剂聚合N-异丙基丙烯酰胺(NIPA),制备得到了具有丰富蜂窝状结构的PNIPA/MSN复合水凝胶。DSC研究结果表明MSN的添加不会改变复合水凝胶的温敏性。流变分析表明,当温度未达到最低临界温度(LCST)时,复合水凝胶呈现粘稠液体状;超过LCST后,相变成固体,且相变温度与DSC所得结果一致。实验以牛血清白蛋白(BSA)作为模型药物,研究了PNIPA/MSN复合水凝胶的载药能力,结果表明随复合水凝胶中MSN含量增加,BSA负载量增加。实验选择BSA、鸡蛋清溶菌酶和胶原蛋白寡肽作大、中、小三种分子量的模型药物,研究了复合水凝胶的体外释药性能。结果表明复合水凝胶对三种模型药物都有相近的温度敏感性,可通过温度调节控制药物释放。溶血性实验结果表明,复合水凝胶具有良好的生物相容性。因此认为PNIPA/MSN复合水凝胶是具有良好温敏性的药物控释载体。2.PNIPA/MSN-NH2/PAA@γ-Fe2O3复合水凝胶载药系统的制备与研究:在药物递送系统中,仅对温度具有刺激响应性是有限制的,为使水凝胶载药递送系统具有更广泛的应用,制备了PNIPA/MSN-NH2/PAA@γ-Fe2O3复合水凝胶。在酸性条件下用γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理MSN,得到氨基化介孔二氧化硅MSN-NH2。在碱性条件下,将γ-Fe2O3与PAA反应得到PAA@γ-Fe2O3。实验以MSN-NH2和PAA@γ-Fe2O3共同作交联剂,以KPS为引发剂聚合NIPA,得到了PNIPA/MSN-NH2/PAA@γ-Fe2O3复合水凝胶(PNMPAFe-x)。纳米粒子的ζ电位结果表明,带正电荷的MSN-NH2(ζ=25.8 mV)与带负电荷的PAA@γ-Fe2O3(ζ=-48.86mV)共同作用,合成了带弱负电位的PNMPAFe-x复合水凝胶。热重实验结果表明,与PNIPA/MSN相比,PNMPAFe-x复合水凝胶在430℃多一个热失重过程,是由PAA@γ-Fe2O3上的PAA热分解造成。PNMPAFe-3和PNMPAFe-6的饱和磁矩分别为1.24和3.17 emu/g左右,300K下的磁滞回线显示为超顺磁性,且在低磁场下没有剩磁效应;宏观实验也说明复合水凝胶有良好的磁性响应。溶胀实验表明,PNMPAFe-x复合水凝胶具有良好的溶胀性能。以盐酸阿霉素(DOX)作为模型药物研究复合水凝胶PNMPAFe-x的载药能力,结果表明,其负载能力基本随复合水凝胶中MSN-NH2和PAA@γ-Fe2O3含量的增加而增加,PNMPAFe-6拥有最强的药物负载能力,对DOX的包封率为83.88%。采用离心法研究了PNMPAFe-x复合水凝胶的药物释放能力,结果表明,复合水凝胶PNMPAFe-6具有温度敏感性,可通过调节温度控制药物释放。溶血性研究结果表明,PNMPAFe-x复合水凝胶溶血活性极低,因而有优异的生物相容性。本实验得到的PNMPAFe-x复合水凝胶具有温敏性和磁敏性,有望通过磁场引导至病变部位,通过磁热效应释放药物,达到协同治疗的目的。
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