纳米水凝胶
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物载体能够在血液循环过程中保持自身结构的完整而在癌变组织或细胞中 则会发生降解。 ➢ 聚乙二醇 (PEG) 可作为改进的方法，在改善聚合物网络柔顺性的同时也保 持了水凝胶的机械强度。 ➢ 实验方法：化学交联法 ➢ 产 物：聚乙二醇-g-氧化海藻酸钠纳米水凝胶(OSA-g-mPEG/Cys)
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博士阶段研究计划
并且表现出了明显的pH响应释放性能； ➢ 纳米水凝胶对卵巢腺癌细胞（SKOV3）基本无毒性，可被SKOV3摄入，并
且载药纳米水凝胶释放的DOX主要分布在细胞核中。
9
3 钙交联法制备原位载药海藻酸钠基纳米水凝胶
➢ 立题依据： ➢ 海藻酸钠是一类从细菌或褐藻等海藻中提取得到的天然类多糖材料，是以
α-1,4-L-古罗糖醛酸（G单元）和 β-1,4-D-甘露糖醛酸（M单元）作为重 复糖单元组成的线性无规嵌段聚合物链。 ➢ 无毒性、无抗原性且生物相容性良好，海藻酸钠骨架上的大量羧基可使载 体具有 pH 响应性，结构中的羧基和羟基官能团也使海藻酸钠具有更多的 功能化修饰可能性。 ➢ 氧化后的海藻酸钠在体内具有可降解性。 ➢ 实验方法：离子交联法 ➢ 产 物：钙交联海藻酸钠基纳米水凝胶
➢ 载药 OSA-g-mPEG/Cys 纳米水凝胶在 GSH 作用下的降解过程分析
➢ 载药 OSA-g-mPEG/Cys 纳米水凝胶药物释放动力学模型分析- Higuchi
和 Korsmeyer–Peppas 两种模型方程
➢ 细胞毒性
➢ 细胞摄取
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
海藻酸钠（SA）氧化
带有醛基且分子量减小
胱胺交联
氧化海藻酸钠接枝聚乙二醇
作用：延长该纳米水凝胶在体内
的循环时间、促进实体瘤的 高渗 透长滞留EPR 效应并且改善了纳 米水凝胶的生物相容性
EDC-碳二亚胺（催化）
OSA的醛基和DOX的氨基 席夫碱共价键
载药
氧化海 藻酸钠
胱胺
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
规则，尺寸大小不均一；
➢ SA 纳米水凝胶在水中的分散性较差，OSA-mPEG在水中具有良好的溶胀
性能以及单分散性；
➢ 对 DOX 均有良好的负载性能，控释实验中，OSA-mPEG载药纳米水凝胶
显示出了最突出的pH响应性能，pH7.4 的条件下药物释放量最低且仅为
10%，pH 5.0 的条件下可进行持续稳定地药物释放且在 85 h 内 DOX 累
的 PMPB纳米水凝胶则对细胞产生一定的杀伤力。； ➢ 交联度最高的纳米水凝胶载药后具有最优的药物释放性能，在类似于血液循
环的条件下仅有少量的泄漏，而在类似于癌细胞微环境的条件下则表现出了 快速的药物释放行为。
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
➢ 立题依据： ➢ 正常人体生理环境和癌变细胞外环境pH具有明显的差异。 ➢ 细胞内外具有较大的氧化还原电势差。 ➢ 癌细胞中的 GSH 浓度要比正常细胞中 GSH 浓度高出数倍，二硫交联的药
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3 钙交联法制备原位载药海藻酸钠基纳米水凝胶
氧化
氧化海藻酸钠接枝聚乙二醇
钙交联海藻酸钠基载药纳米水凝胶
离子交联剂
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3 钙交联法制备原位载药海藻酸钠基纳米水凝胶
➢ 研究方法：
➢ 红外
➢ 透射电镜和动态光散射分析
➢ 药物负载和控释行为研究
➢ 控释过程动力学模型分析
➢ 主要结论：
➢ TEM 下可观察到OSA-mPEG近球形，平均直径约为50nm，而 SA 形貌不
➢ 载药纳米水凝胶通过静脉注射等方式进入人体后，由于EPR 效应而在癌 细胞处富集并且被癌细胞摄入，随后即可发生pH响应性药物释放。
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
➢ 研究方法：
➢ OSA 氧化度的测定
➢ 元素分析
➢ 透射电镜和动态光散射分析
➢ 红外分析
➢ 体外药物负载和控释
胱胺
➢ DOX-阿霉素
➢ AIBN-偶氮二异丁腈
➢ GSH-谷胱甘肽
2
➢ DTT-二硫苏糖醇
1 聚乙二醇修饰的 p H/氧化还原双重响应性可生物降解纳米 水凝胶
➢ 研究方法： ➢ TEM 表征分析 ➢ PMPB 纳米水凝胶的降解行为及其在模拟生理介质中的稳定性 ➢ PMPB 纳米水凝胶的流体力学粒径及其粒径分布分析 ➢ PMPB 纳米水凝胶的红外光谱表征分析 ➢ PMPB 纳米水凝胶药物吸附及药物控释性能的研究 ➢ PMPB 纳米水凝胶的药物释放动力学模型分析- Higuchi 和
➢ 产 物：聚[甲基丙烯酸-
交联剂
引发剂
co-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯
酸酯-co-N,N'-双(丙烯酰)胱
胺] 纳米水凝胶(PMPB)
➢ PEG-聚乙二醇 ➢ MAA-甲基丙烯酸
分解成溶于水的线性聚合物
➢ PEGMA-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸
酯
➢ PMAA-聚甲基丙烯酸
➢ BACy-二硫交联剂N,N'-双(丙烯酰)
1 聚乙二醇修饰的 pH/氧化还原双重响应性可生物降解纳米水 凝胶
➢ 立题依据： ➢ 正常人体生理环境和癌变细胞外环境pH 具有明显的差异。 ➢ 细胞内外具有较大的氧化还原电势差。 ➢ PEG可延长纳米水凝胶在血液循环中的停留时间、减少代谢酶造成的降解
以及可减弱免疫原性。 ➢ 癌细胞中的谷胱甘肽 GSH 浓度要比正常细胞中 GSH 浓度高出数倍，交联
计释放量为 44%。
12
pH 响应型琼脂/海藻酸钙复合微球的制备与表征
壳层可控的壳聚糖(壳)-海藻酸钙(核)复合凝胶微球的制备与 释药性能研究 壳层可控的海藻酸钙(壳)-壳聚糖(核)复合凝胶微球的制备与 释药性能研究 海藻酸钠/聚 N-异丙基丙烯酰胺双敏微凝胶的制备与表征
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剂 BACy 中的二硫键可发生断裂。 ➢ 预期结果： ➢ 单分散的 PMPB 水凝胶对于癌变组织和正常组织之间 pH 和氧化还原能。
1
1 聚乙二醇修饰的 p H/氧化还原双重响应性可生物降解纳米
水凝胶
➢ 实验方法：蒸馏沉淀聚合法
➢ 主要结论： ➢ 尺寸不到 50 nm，低氧化度的纳米水凝胶的尺寸略微偏小； ➢ 较高氧化度纳米水凝胶的粒径分布较窄，平均粒径为250nm，可通过 EPR
效应而在癌细胞处富集，保证癌细胞对其的成功摄入； ➢ PEG 长链可提高该纳米水凝胶的生物相容性，氧化海藻酸钠和交联剂的二硫
键使得该纳米水凝胶具有生物可降解性能； ➢ 高氧化度纳米水凝胶的载药量和载药效率分别为59.4±1.9%和22.7±0.4%，
Korsmeyer–Peppas 两种模型方程 ➢ 细胞毒性
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1 聚乙二醇修饰的 p H/氧化还原双重响应性可生物降解纳米 水凝胶
➢ 主要结论： ➢ 纳米水凝胶具有均一的形貌和小于 200 nm 的平均干燥状态粒径； ➢ 该 PMPB 纳米水凝胶具有良好的降解性能，可降解成水溶性聚合物，从而
在短期内即可被人体排出体外； ➢ 未载药的纳米水凝胶对 HepG2（人肝癌） 细胞基本无毒性，负载有 DOX
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博士阶段研究计划
并且表现出了明显的pH响应释放性能； ➢ 纳米水凝胶对卵巢腺癌细胞（SKOV3）基本无毒性，可被SKOV3摄入，并
且载药纳米水凝胶释放的DOX主要分布在细胞核中。
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3 钙交联法制备原位载药海藻酸钠基纳米水凝胶
➢ 立题依据： ➢ 海藻酸钠是一类从细菌或褐藻等海藻中提取得到的天然类多糖材料，是以
α-1,4-L-古罗糖醛酸（G单元）和 β-1,4-D-甘露糖醛酸（M单元）作为重 复糖单元组成的线性无规嵌段聚合物链。 ➢ 无毒性、无抗原性且生物相容性良好，海藻酸钠骨架上的大量羧基可使载 体具有 pH 响应性，结构中的羧基和羟基官能团也使海藻酸钠具有更多的 功能化修饰可能性。 ➢ 氧化后的海藻酸钠在体内具有可降解性。 ➢ 实验方法：离子交联法 ➢ 产 物：钙交联海藻酸钠基纳米水凝胶
➢ 载药 OSA-g-mPEG/Cys 纳米水凝胶在 GSH 作用下的降解过程分析
➢ 载药 OSA-g-mPEG/Cys 纳米水凝胶药物释放动力学模型分析- Higuchi
和 Korsmeyer–Peppas 两种模型方程
➢ 细胞毒性
➢ 细胞摄取
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
海藻酸钠（SA）氧化
带有醛基且分子量减小
胱胺交联
氧化海藻酸钠接枝聚乙二醇
作用：延长该纳米水凝胶在体内
的循环时间、促进实体瘤的 高渗 透长滞留EPR 效应并且改善了纳 米水凝胶的生物相容性
EDC-碳二亚胺（催化）
OSA的醛基和DOX的氨基 席夫碱共价键
载药
氧化海 藻酸钠
胱胺
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
规则，尺寸大小不均一；
➢ SA 纳米水凝胶在水中的分散性较差，OSA-mPEG在水中具有良好的溶胀
性能以及单分散性；
➢ 对 DOX 均有良好的负载性能，控释实验中，OSA-mPEG载药纳米水凝胶
显示出了最突出的pH响应性能，pH7.4 的条件下药物释放量最低且仅为
10%，pH 5.0 的条件下可进行持续稳定地药物释放且在 85 h 内 DOX 累
的 PMPB纳米水凝胶则对细胞产生一定的杀伤力。； ➢ 交联度最高的纳米水凝胶载药后具有最优的药物释放性能，在类似于血液循
环的条件下仅有少量的泄漏，而在类似于癌细胞微环境的条件下则表现出了 快速的药物释放行为。
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
➢ 立题依据： ➢ 正常人体生理环境和癌变细胞外环境pH具有明显的差异。 ➢ 细胞内外具有较大的氧化还原电势差。 ➢ 癌细胞中的 GSH 浓度要比正常细胞中 GSH 浓度高出数倍，二硫交联的药
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3 钙交联法制备原位载药海藻酸钠基纳米水凝胶
氧化
氧化海藻酸钠接枝聚乙二醇
钙交联海藻酸钠基载药纳米水凝胶
离子交联剂
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3 钙交联法制备原位载药海藻酸钠基纳米水凝胶
➢ 研究方法：
➢ 红外
➢ 透射电镜和动态光散射分析
➢ 药物负载和控释行为研究
➢ 控释过程动力学模型分析
➢ 主要结论：
➢ TEM 下可观察到OSA-mPEG近球形，平均直径约为50nm，而 SA 形貌不
➢ 载药纳米水凝胶通过静脉注射等方式进入人体后，由于EPR 效应而在癌 细胞处富集并且被癌细胞摄入，随后即可发生pH响应性药物释放。
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2 二硫交联的 pH 响应型氧化海藻酸钠-g-聚乙二醇纳米水凝 胶
➢ 研究方法：
➢ OSA 氧化度的测定
➢ 元素分析
➢ 透射电镜和动态光散射分析
➢ 红外分析
➢ 体外药物负载和控释
胱胺
➢ DOX-阿霉素
➢ AIBN-偶氮二异丁腈
➢ GSH-谷胱甘肽
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➢ DTT-二硫苏糖醇
1 聚乙二醇修饰的 p H/氧化还原双重响应性可生物降解纳米 水凝胶
➢ 研究方法： ➢ TEM 表征分析 ➢ PMPB 纳米水凝胶的降解行为及其在模拟生理介质中的稳定性 ➢ PMPB 纳米水凝胶的流体力学粒径及其粒径分布分析 ➢ PMPB 纳米水凝胶的红外光谱表征分析 ➢ PMPB 纳米水凝胶药物吸附及药物控释性能的研究 ➢ PMPB 纳米水凝胶的药物释放动力学模型分析- Higuchi 和
➢ 产 物：聚[甲基丙烯酸-
交联剂
引发剂
co-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯
酸酯-co-N,N'-双(丙烯酰)胱
胺] 纳米水凝胶(PMPB)
➢ PEG-聚乙二醇 ➢ MAA-甲基丙烯酸
分解成溶于水的线性聚合物
➢ PEGMA-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸
酯
➢ PMAA-聚甲基丙烯酸
➢ BACy-二硫交联剂N,N'-双(丙烯酰)
1 聚乙二醇修饰的 pH/氧化还原双重响应性可生物降解纳米水 凝胶
➢ 立题依据： ➢ 正常人体生理环境和癌变细胞外环境pH 具有明显的差异。 ➢ 细胞内外具有较大的氧化还原电势差。 ➢ PEG可延长纳米水凝胶在血液循环中的停留时间、减少代谢酶造成的降解
以及可减弱免疫原性。 ➢ 癌细胞中的谷胱甘肽 GSH 浓度要比正常细胞中 GSH 浓度高出数倍，交联
计释放量为 44%。
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pH 响应型琼脂/海藻酸钙复合微球的制备与表征
壳层可控的壳聚糖(壳)-海藻酸钙(核)复合凝胶微球的制备与 释药性能研究 壳层可控的海藻酸钙(壳)-壳聚糖(核)复合凝胶微球的制备与 释药性能研究 海藻酸钠/聚 N-异丙基丙烯酰胺双敏微凝胶的制备与表征
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剂 BACy 中的二硫键可发生断裂。 ➢ 预期结果： ➢ 单分散的 PMPB 水凝胶对于癌变组织和正常组织之间 pH 和氧化还原能。
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1 聚乙二醇修饰的 p H/氧化还原双重响应性可生物降解纳米
水凝胶
➢ 实验方法：蒸馏沉淀聚合法
➢ 主要结论： ➢ 尺寸不到 50 nm，低氧化度的纳米水凝胶的尺寸略微偏小； ➢ 较高氧化度纳米水凝胶的粒径分布较窄，平均粒径为250nm，可通过 EPR
效应而在癌细胞处富集，保证癌细胞对其的成功摄入； ➢ PEG 长链可提高该纳米水凝胶的生物相容性，氧化海藻酸钠和交联剂的二硫
键使得该纳米水凝胶具有生物可降解性能； ➢ 高氧化度纳米水凝胶的载药量和载药效率分别为59.4±1.9%和22.7±0.4%，
Korsmeyer–Peppas 两种模型方程 ➢ 细胞毒性
3
1 聚乙二醇修饰的 p H/氧化还原双重响应性可生物降解纳米 水凝胶
➢ 主要结论： ➢ 纳米水凝胶具有均一的形貌和小于 200 nm 的平均干燥状态粒径； ➢ 该 PMPB 纳米水凝胶具有良好的降解性能，可降解成水溶性聚合物，从而
在短期内即可被人体排出体外； ➢ 未载药的纳米水凝胶对 HepG2（人肝癌） 细胞基本无毒性，负载有 DOX