两种水凝胶药物载体的应用

胡凯文

摘 要：药物载体是指能够改变药物进入人体的方式和在人体内的分布，可以把药物定向输送到靶向器官的一种体系。水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料，是一种亲水性三维空间网络结构，具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够维持或向体液控制释放包埋在水凝胶药物，是良好药物载体。可注射水凝胶药物载体、磁性水凝胶药物载体用于药物输送能有效控制药物释放，减少对生物体的损伤，取得显著疗效。

关键词：水凝胶; 药物载体; 靶向给药

中图分类号：R943            文献标识码：A       文章编号：1006-3315（2019）12-166-001

水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料，是一种亲水性三维空间网络结构，具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够维持或向体液控制释放包埋在水凝胶药物，是良好药物载体。

一、水凝胶药物载体能减少对人体的刺激

药物载体，是指能改变药物进入人体的方式和在体内的分布、控制药物的释放速度并将药物输送到靶向器官的体系。药物传递系统（Drug Delivery System）是新剂型、新制剂、新技术的总称。目前主要的DDS包括缓释和控制给药系统、靶向给药系统、粘膜给药系统和药物经皮给药系统等。药物载体包括很多类型，有纳米粒子、水凝胶、微胶囊、脂质体等。

水凝胶（Hydrogel）是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。这些高分子按其来源可分为天然和合成两大类。天然的亲水性高分子包括多糖类和多肽类。合成的亲水高分子包括醇、丙烯酸及其衍生物类。水凝胶可以按制备原料的不同将其分成天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶和天然合成复合水凝胶。水凝胶表面蛋白和细胞黏附很小，含有大量水与充盈有大量水性液体的机体组织非常相似，柔软、润湿的表面以及与组织的亲和性大大减少了对人体的刺激。

二、水凝胶药物载体能安全高效地递送药物

水凝胶与人体的组织在组成、结构、性质方面具有一定的相似性，被广泛应用于药物递送、组织工程等生物医学领域。针对这些对安全性和高效性的多重要求，目前研发了磁性水凝胶药物载体和针对肿瘤细胞环境具有特异性识别的pH敏感性水凝胶。针对于生物组织的修复，还研发出了可注射水凝胶，可注射水凝胶还可以应用于局部给药。

1.可注射水凝胶药物载体减少对生物体的损伤

在本体凝胶的制备方面，可注射水凝胶是一种在加工过程中凝胶化的体系。在生物医学领域， 注射凝胶作为植入材料具有填充不规则空间、原位3D装载生物活性物质的能力，且能够减小使用过程中对生物体的损伤。苯甲酰亚胺由氨和苯在相对温和的条件下反应制备得到，它的化学键是一种动态结构，最早的时候我们就是采用苯甲酰亚胺来制备可注射水凝胶。含苯甲酰亚胺的可注射凝胶具有理想的3D包覆性能，已经被用来进行药物输送研究。主要工作聚焦于抗肿瘤药物输送，即制备肿瘤内或肿瘤旁给药途径的抗肿瘤药物制剂。

可注射水凝胶在凝固后可以提供稳固的支架结构， 因此可用它作为药物持续传输的介质，又因其组织相容性好、可塑性強，可长时间缓慢释放溶剂中的细胞、药物、细胞因子等物质从而达到治疗MI的效果。心肌梗死 （myocardial infarction， MI）是指由冠状动脉硬化和堵塞引起的局部心肌长期缺血，从而导致心肌弥漫性纤维化和坏死的不可逆病变。水凝胶凝固后，可通过气孔向水凝胶内注射靶向混合物，这些混合物的快速洗脱可通过化学降解材料实现。心肌细胞成形术是应用水凝胶这个特性的治疗方式之一。

2.磁性水凝胶药物载体能有效控制药物释放

磁性水凝胶可以作为一类环境响应型药物载体应用于癌症治疗领域，实现药物的磁靶向输送、磁响应性释放及磁热疗等多种功能。磁性水凝胶是由磁性纳米材料和水凝胶复合而成的一种具有无机/有机杂化结构的复合材料，具有生物相容性和生物降解性、磁响应性等特性。物理掺杂法因其简单易操作的特点，是制备磁性水凝胶最常用的方法。这种方法是将预先配置好的磁性纳米颗粒和水凝胶单体溶液按一定量的物质的量比混合，单体发生交联时，会将磁性纳米颗粒包裹在水凝胶的三维网状结构当中。

与传统药物载体相比，磁性水凝胶具有特殊的磁学性质，因此作为药物载体具有特殊的药物释放机理。根据文献报道，基于磁性水凝胶药物载体的药物释放机理主要分为两类：ON/OFF开关模式和热敏原理。ON/OFF开关模式是负载药物的磁性水凝胶进入人体后，外加磁场处于“开”状态，磁性水凝胶内的Fe3O4纳米颗粒被磁化而相互吸引，使得水凝胶的体积减小，三维网状结构压缩，孔隙率减小，药物束缚在网状结构中降低药物释放率，从而减小药物对人体正常部位的损害。当磁性水凝胶到达病变部位后，外加磁场处于“关”状态，磁性水凝胶恢复到原来的状态，药物释放率增大，达到治疗所需的药物浓度。

三、水凝胶广泛应用于众多领域

水凝胶有着广泛的用途和优点，它作为一种高分子药物载体可以高效地将药物输送到靶向器官，很大程度上减小药物的毒副作用对人体的伤害。水凝胶最简单的应用就是纸尿裤和阻燃剂。一些动作电影中经常会出现爆炸场景，演员经常穿越火场，那么演员是如何避免受伤的呢？原来，他们的身上都涂有水和水凝胶的混合物，水被凝胶吸收后，就成为了不能被火穿透的保护层。水凝胶的一个重要应用领域就是眼科，尤其是应用于隐形眼镜中。水凝胶作为一种高吸水高保水材料，被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。由于水凝胶优良的各项性能和特殊的结构，科学界对水凝胶的研究逐渐深入，其用应用领域也越来越广泛，不仅在医用上有很大用途，在非医用上也实现了很大突破，相信随着研究的深入，水凝胶会在各个领域造福人类。

参考文献：

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