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目的:温度敏感性水凝胶是一种能够响应环境温度变化的智能高分子材料,可以随着温度的变化发生相转变,反相温敏性凝胶材料的特点是,在低温下为液态溶胶状,高温时转变成固态或者半固态的凝胶状。一些温敏性凝胶材料的凝胶温度与人体体温相近,可作为药物载体,用于局部注射,其在生物医用中有着良好的应用前景。本课题选用单甲氧基聚乙二醇[mPEG,methoxy poly(ethyleneglycol)]和壳聚糖(CS,chitosan)两种生物可降解的高分子材料,研究单甲氧基聚乙二醇接枝壳聚糖(mPEG-g-chitosan)温度敏感性水凝胶的制备方法,对其理化性能进行了测定,并研究了该温度敏感性水凝胶的药物体外释放规律,为其作为蛋白控释载体提供了理论依据。
方法:采用我们修正的Harris两步法:首先应用DMSO／醋酸酐氧化mPEG法制备单甲氧基聚乙二醇醛(mPEG-CHO),然后应用NaBH3CN还原氢化的方法将mPEG-CHO接枝到壳聚糖主链上制备壳聚糖接枝共聚物(mPEG-g-chitosan)。应用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)测试样品的结构变化；应用热重分析仪(TGA)测试mPEG—g-chitosan共聚物的接枝率。将共聚物在PBS中以1.5％、2.0％、2.5％、3％的质量浓度溶解制备成水凝胶溶液,应用流变仪测定其凝胶温度及时间。最后,以温敏水凝胶为载体,应用牛血清白蛋白(BSA)作为模型药物,研究了该温度敏感性水凝胶的药物体外释放行为。
结果:在一定范围内,mPEG与壳聚糖的接枝率与这二者的摩尔比率呈正相关,与NaCNBH3／mPEG的摩尔比率呈负相关。mPEG-g-chitosan是具有温度敏感性能的亲水凝胶,该接枝共聚物溶液的凝胶温度与其质量浓度有关,在接枝率为68％、溶液浓度为1.5％～2.5％时,该共聚物溶液在低温下是流动性的液体,温度升高至体温附近时形成固态凝胶；凝胶的温敏性能受到mPEG-g-chitosan溶液的浓度的影响,其水溶液的质量浓度越大,则其黏度越大,凝胶强度越高,凝胶温度越低,凝胶时间越短。mPEG-g-chitosan水凝胶材料溶胶.凝胶的转变过程是可逆的,当把已成固态的凝胶重新放入4℃冰箱时,固态凝胶又重新变成液态溶胶。药物体外释放研究结果表明,在37℃的PBS溶液中,蛋白质药物在水凝胶中的释放缓慢,但开始阶段的释放速率较大,随着时间的延长,释放量逐渐趋于恒定。药物在溶液中的扩散及mPEG-g-chitosan凝胶自身的降解速度是释放的限速步骤,药物从凝胶中的释放量与凝胶的降解速度成正相关；温度、mPEG-g-chitosan的浓度也影响药物的释放速率。
结论:应用接枝共聚的方法制备了具有良好性能的mPEG-g-chitosan共聚物水凝胶,该水凝胶可在常温或低温下呈液态溶胶,在体温时呈固态凝胶。mPEG-g-chitosan水凝胶的温敏性与与其质量浓度有密切的关系,接枝率为68％的水凝胶在1.5％～2.5％的质量浓度范围内,能在体温附近迅速凝固。该温敏性水凝胶具有良好的透过药物及持续释放蛋白类药物的性能,mPEG支链的亲水作用能够保护蛋白活性,显著提高了活性蛋白的累积释放率。本实验研究为活性蛋白质类药物的安全参入和控释提供了适宜的载体。