海藻酸钠水凝胶的合成及其药物控释中的应用

人工胃液 pH 1.2 人工肠液 pH 1.2
Fig. 3 In vitro release of insulin aspart from the alginate/κcarrageenan composite hydrogel beads formed at different κ-carrageenan concentrations (in % w/v) in (a) SGF at pH 1.2 and (b) SIF at pH 7.4, at 37 oC.
皮下给药
皮下给药是指通过注射、植入等方式使药物进入皮下组织发挥
疗效。海藻酸钠水凝胶可以根据病症不同或病灶部位改变其凝 胶的组成或制备方法，这其成为皮下给药和植入治疗领域的重 点关注材料。海藻酸钠无免疫原性，且不会引发炎症。
黏膜给药
黏膜给药的主要途径有口腔、鼻腔和眼部等，黏膜组织的毛细
血管丰富，药物可直接进入血液循环，避免肝脏的首过效应。
Sustained release of ss from alginate aerogel
10 h
Fig. 2 In vitro release profile of SS from alginate aerogel micropheres (white circles) in PBS pH 7.4 solution. The dissolution profile of SS (black squares) under the same operating conditions is plotted for comparison.
二价阳离子 离子交联
聚合电解质
离子交联
疏水缔合
图 2 物理交联形成的海藻酸钠水凝胶示意图
原位释放Ca2+法制备海藻酸钠水凝胶
H+ Ca Ca2+ GD L Ca Ca
图3 CaCO3/葡萄糖酸内酯(GDL)制备海藻酸钠1 生物相容性较好、凝胶化速度快，常用于制备可注射型水凝胶或 3D 打印水凝胶，但机械强度较低，在体内无法稳定存在。
Fig. 4 Pentoxifylline plasma c-t curve following oral administration of F2 and a reference solution in rats.
口服给药——肠道
Controlled delivery of oral insulin aspart using pH-responsive alginate/κ-carrageenan composite hydrogel beads
人工胃液 pH 1.2 水
人工肠液 pH 7.4
Fig. 2 Swelling degrees of alginate/κ-carrageenan composite beads formed at 0 ( ), 0.1 ( ), and 1 (×)% w/v of κ-carrageenan concentration in (a) water, (b) SGF at pH 1.2, and (c) SIF at pH 7.4.
己酮可可碱 non-floating F5
gas agent
10%
20%
Powder Technology 322 (2017) 65–74
Fig. 1 a Percentage of dissolution medium uptake for F1, F2, F3, F4, F5 in 0.1M HCl.
基体侵蚀增强
药代动力学研究
Sustained-release behaviour of the F2
样品 Max plasma concentrations Time/h t1/2/h F2 945.32 ng/mL 1.58 0.6 reference solution 2552.30 ng/mL 0.50 10.29
A
B
Fig. 1 (a) Schematic process of the hydrogel beads.(b) FESEM images of alginate/κ-carrageenan beads formed at different C κcarrageenan.
React. Funct. Polym. 120 (2017) 20–29
Ploym. Degard. stabil. 2009, 94, 1405-1410.
聚电解质复合物(PEC)
PEC是由带相反电荷的聚电解质通过静电作用形成。用这种方 法制备的水凝胶，一定程度上可以提高参与反应的反应位点， 提高三维网络交联密度，从而提高水凝胶机械强度。
NH3
图4 聚阳离子——壳聚糖结构式
Fig. 2 Images of F2 and F5 tablets during their swelling for 24 h.
口服给药——肠部
Fig. 3 Percentage of mass loss for F1, F2, F3, F4, F5 in 0.1 M HCl.
CaCO3越多
释放CO2越多
天然水凝胶：壳聚糖、海藻酸钠、纤维素、淀粉
生物相容性和生物降解性好、廉价易得
分类 合成水凝胶：聚丙烯酸及其衍生物、聚乙烯醇、
聚氧乙烯、聚丙烯酰胺 稳定性较好，生物降解性和生物相容性较差
海藻酸钠(NaAlg)的结构与性质
提取自褐藻细胞壁的天然多糖。海藻酸胶分子是由βD-1,4-甘露糖醛酸(M)和α-L-1,4-古罗糖醛酸(G)两种单 体组成的嵌段线性聚合物。
海藻酸钠水凝胶的制备及
其在药物控释中的应用
目 录
概况
海藻酸钠水凝胶的制备 海藻酸钠水凝胶在药物控释中的应用 总结
控释制剂指药物能在预定的时间内自动以预定的速度释放，使
血药浓度长时间恒定维持在有效浓度范围之内的制剂。
高血压及心绞痛
糖尿病
脑血管
支气管哮喘
水凝胶Байду номын сангаас介
定义：是能在水中溶胀，吸收并保持大量水分，又不会溶解于 水的亲水性网状高分子溶胀体。水凝胶聚合物在主链或侧链上 有亲水基团(-OH、-COOH等)，在溶胀后，水与这些亲水基团 形成氢键，故水凝胶可以保持大量水分。
(A) M段 (B) G段 (C) MG交替段 图1 海藻酸钠分子链结构
海藻酸钠(NaAlg)水凝胶作为药物控释剂的理由
3D网状结构提供大量的药物负载位点； pH敏感，肠胃的选择性释药； 与药物配伍，不影响药理作用； 成胶条件温和；稳定性强。
pH/温度
海藻酸钠水凝胶的制备
物理交联
经皮给药
经皮给药又叫透皮给药，一般包括软膏、硬膏和贴片。经皮给 药是指药物经过皮肤吸收，可避免胃肠道对药物的影响，使用 方便。
肺部给药
肺部的表面积约为100 m2，可以有效地传递药物分子。对于肺
癌采用口服或化学疗法会增加全身毒副作用，若直接将药物作
用于肺部肿瘤部位，不仅可以提高疗效，还可以减少毒副作用。
a
b
Fig. 1 (a) SEM image of the alginate aerogel microspheres. (b) SEM image of the surface of alginate aerogel particles loaded with 3 wt% of salbutamol sulphate. Inset: higher magnification of the surface showing a fraction of the drug in the form of needle-like crystals.
总
结
物理交联水凝胶强度较差;化学交联制备条件复杂, 得除去交联剂;
存在问题:
药物控放时易受 pH 值的影响;
高度亲水性导致对水溶性药物的控释效果不佳。
展望:
智能型海藻酸钠水凝胶(如 pH 敏感性、温度/pH 敏 感性、磁敏感性等) 精确有序控释多种药物; 提高靶向性。
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+ +H +
化学交联
缩醛反应 席夫碱反应
戊二醛、环氧氯丙烷
脱水缩合反应
紫外光交联
图 5 化学交联制备的海藻酸钠水凝胶示意图
海藻酸钠水凝胶在药物释放中的应用
口服给药——胃部
Influence of calcium carbonate and sodium carbonate gassing agents on pentoxifylline floating tablets properties
From the printer to the lungs: Inkjet-printed aerogel particles for pulmonary delivery
alginate-based ink
SS(沙丁胺醇) including Ca2+ gelation bath 平喘药
Chem. Eng.J. 357 (2019) 559–566