微凝胶在药物控制释放系统中的应用

微凝胶在药物控制释放系统中的应用

微凝胶在药物控制释放系统中的应用

摘要：药物控制释放系统能弥补传统给药方式在人体血药浓度、药效等方面的不足，并在控制药物释放速率的同时，保持药物有效浓度、降低毒副作用。本文在介绍该释药系统的基础上，以微凝胶结合具体实例阐述说明系统的应用原理及效果，研究发现微凝胶对模型药物具有控制释放作用。

关键词：药物控制释放速率微凝胶

传统给药方式主要有口服、眼部给药等方式，但均存在一定缺陷。如口服蛋白质药物时，肠内的多种蛋白酶、肽酶都会使蛋白质药物发生降解失活；并且，血药浓度必须达到最低药效浓度，药物才具有疗效，而多数情况下，只有部分药物能够到达患病部位，大多随血液分散到身体的各部位，许多药物都有一定的毒副作用，药物剂量的增加有可能会伤害正常的组织、器官，甚至可能引发新疾病或后遗症。

药物控释缓释系统对药物在人体的释放进行控制，使患病部位的药物浓度在所需时间内达到血药浓度，能显著提高药效、降低用药量、减少毒副作用，那么作为药物载体的生物材料就起着关键作用，要对药物缓释、导向、延长寿命均能发挥效果，因此对载体材料的要求就相当高。目前常见的药物缓控释系统主要有微球、胶束和水凝胶三大类[1-3]，且研究中有关药物缓释的载体大多数为不可降解的智能型或可降解但响应性较差的高分子材料，而我们需要的是同时具有智能响应并生物体内可降解特性在药物控制缓释载体材料领域进行应用。

理想的药物控制缓释系统能在控制药物在有机体内释放地速率

的同时，保持药物有效浓度、降低毒副作用，释药速率是该系统研究的重要指标。对于实现药物控制缓释的方式，目前一般使用的主要有扩散、化学、渗透及磁控制四种：

扩散控制体系是人们研究最早、最透彻、应用最广的，有储库、基质两种形式。在储库型系统中，药物被包裹在高分子膜里，释放时通过高分子膜的扩散过程，控制着释药速率。但此类体系应用较少，

因为高分子膜一旦破裂，被包裹的药物就会全部释放出来，在临床应用中存在极大的安全隐患。而基质型系统中，药物以溶解或分散的形式均匀地分在聚合物基内，释放时通过高分子基质的扩散过程控制着释药速率。靠近高分子膜表面的药物可直接释放，膜内的药物则得先扩散到膜表面再释放，所以药物向膜表面扩散的距离增加而药物的释放量呈现下降趋势，即释药量会随时间的延续而下降。另外，渗透体系通过调节聚合物在某溶剂里膨胀或盐类产生的高渗透压加药物压出，以实现对聚合物中释药速率的控制。最后一种是磁控制体系，是以调节振荡磁场的强度控制来聚合物分子链的运动，进而控制分散在聚合物内药物的释放速率，释药速率随聚合物分子链运动加强、磁场强度增大而加快。

微凝胶属于上述常见缓释系统的微球类，并同时存在扩撒和渗透两种机理。微凝胶是一种在良好溶剂中可以溶胀的、尺寸一般在纳、微米水凝胶微粒，具有与水凝胶类似的交联的三维网络骨架结构，一个分子便构成一个微凝胶粒子。微凝胶特殊的结构与尺寸使其近年来被广泛地应用于医学等领域行业，其热点主要集中于负载模型药物实现控释缓释效果。

微凝胶在溶胀时内部网络孔径增大，药物或活性组分进入，消溶涨时，微凝胶网络孔径缩小，药物将被“关”在微凝胶内，实现包裹。根据微凝胶特性，药物速率主要可通过温度、pH、电场、磁场及降解等方式进行控制。载药微凝胶进入人体后，由于病灶部位的温度和化学环境等较正常部位有所不同，微凝胶会自行释放所载的药物[4]。

Hoare等研究水溶性药物（尤其是阳离子药物）的电性与PNIPAm 类微凝胶表面分布的羧基在特定范围的相互作用，考察载药影响因素。表面有较多羧基的微凝胶结合的阳离子药物较少，中性及阴离子药物的吸收，不依赖微凝颗粒表面分布的羧基影响。阳离子药物的吸收最大值出现在羧基主要分布在核的微凝胶，比羧基主要集中在壳面的多1倍。该现象可能是由于微凝胶表面的羧基与阳离子药物结合，使微凝胶表面“皮肤层”发生塌陷。随着药物疏水性的增大，以及阳离子诱导“皮肤层”发生相转变，致使微凝胶表面变得越来越紧密，阻碍药物的吸收，导致载药量大幅减少。使用表面无羧基分布的

PNIPAm微凝胶模型研究载药时，同样可以观察到药物的高吸收，这说明疏水性在调节药物-微凝胶相互作用也有重要影响。

Liu等以苯硼酸（PBA）对P（NIPAm-AA）微凝胶单层膜进行了修饰，得到了P（NIPAM-PBA）微凝胶膜层。分别用茜素红S（ARS）和异硫氰酸荧光素（FITC）标记胰岛素，并将分别装载在P（NIPAM-PBA）微凝胶膜层中，研究葡萄糖对该微凝胶体的调节控制行为。实验发现：较低温度下，标记过的胰岛素的释放以被动扩散方式进行；温度一旦高于P（NIPAM-PBA）微凝胶的相变温度，药物由于微凝胶消溶涨而以被“挤出”微凝胶外的方式释放。ARS和葡萄糖均可以与苯硼酸结合，因此，在整个实验温度内，葡萄糖存在以及和微凝胶表面苯硼酸的结合，会刺激微凝胶中ARS标记的胰岛素进行释放。而对于胰岛素经异硫氰酸荧光素标记在P（NIPAM-PBA）微凝胶中的释放，4℃和37℃时，葡萄糖的作用分别为促进和阻碍其释放，实验结果证明该P （NIPAM-PBA）微凝胶对葡萄糖具有明显响应行为，可应用于葡萄糖控制的缓释系统。

药物在经由控释体系的释放效果是否达到预期，主要取决于该系统中药物的载体的性质，所以，生物可降解的高分子载体是近年来药用材料的研究热点。虽然可生物降解高分子材料制备的微凝胶在生物医学上具有明显优势，但目前科研水平距离负载药物于人体内控制缓释仍旧有很多工作需要完善。因此，研究应更多的注重实用性以及实际应用的安全性，继续开发符合并满足人类需求的聚合物微凝胶将是今后的研究所侧重的方向。

参考文献

[1]兰婷. 聚乳酸微球的制备及性能研究[D]. 西安：西北大学，2007.

[2]杨柳. 生物可吸收聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物自组装纳米

胶束药物控释体系研究.上海：复旦大学，2010.

[3]王君莲. 可注射温敏水凝胶的制备及性能研究[D].西安：西北大学，2011.

[4]刘瑞，郝红等.聚合物微凝胶研究进展[J].离子交换与吸附，2012，28（6）：570-576.