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智能水凝胶和纳米凝胶能够较为迅速的响应外界环境刺激,如pH、温度、离子强度、还原电势等。这些特点使它们有望作为药物控释系统的载体,能够实现对药物的有效负载和控释。在各种环境刺激因素中,pH敏感性的研究较为广泛,并且pH值在正常细胞和肿瘤细胞中的不同,因而肿瘤细胞内较低的pH值常被当做肿瘤细胞药物释放的一种触发因素。二硫键是一种可逆的化学键,能够稳定存在于人体血液中,在细胞内则被较高浓度谷胱甘肽劈开,然而肿瘤细胞内谷胱甘肽浓度为正常细胞内的4倍,因而在研究肿瘤内药物控释时经常将二硫键引入到所设计的纳米粒子中。本文以壳聚糖为基质,分别制备了pH/GSH响应羧甲基壳聚糖水凝胶和纳米凝胶,并对其性质进行了相关研究,主要内容和结论如下:(1)以壳聚糖为原料,制得pH/GSH响应羧甲基壳聚糖水凝胶,并表征凝胶的结构和相关物理力学性能,研究凝胶的谷胱甘肽响应性和pH敏感性。制备该凝胶的反应条件温和,易于控制,且在反应过程中,并没有引入巯基,而是直接引入了二硫键,使得反应无需在无氧条件下进行,大大简化了制备条件。此外,将2,2’-二硫代二苯甲酸酰化,使其更容易接枝到羧甲基壳聚糖上,增加了凝胶中二硫键的含量。(2)研究了pH/GSH响应羧甲基壳聚糖水凝胶的溶胀动力学性质。凝胶在pH≤5.0溶液中出现过溶胀现象,这是由于凝胶内部网络结构中相邻羧基之间会产生氢键作用,并且在该pH环境下,未电离的羧基和氨基之间也会有静电吸引作用,两者共同导致了过溶胀现象的出现。凝胶在pH≤5.0介质中的过溶胀效应遵循Díez-Peňa等提出的动力学模型。凝胶在pH>5.0的介质中时,吸水膨胀直至达到溶胀平衡,并没有出现在pH≤5.0缓冲溶液中的过溶胀现象,这主要是由于此时羧基大部分离子化,产生静电排斥作用,并且凝胶内部相邻羧基的氢键作用也消失,故导致过溶胀现象消失。凝胶在pH>5.0缓冲溶液中的溶胀动力学过程遵循Schott二级溶胀动力学方程。(3)以壳聚糖为基质,制备了pH/GSH响应羧甲基壳聚糖纳米凝胶,采用透射电镜和动态光散射仪对该纳米凝胶的形态、粒径及分布进行表征,并研究其稳定性、pH敏感性和还原响应性,探讨该核壳型纳米凝胶的形成机制。透射电镜和结果显示,该纳米凝胶为核壳结构、形态规整、分布均一,平均粒径在160nm左右。动态光结果显示纳米凝胶在pH7.4缓冲液中放置一个月前后的粒径和分散系数均未发生较大变化,表明制备的纳米凝胶具有较好的稳定性,且在较低浓度(5μM)谷胱甘肽缓冲液中,其平均粒径也未发送较大变化,而在含含5mM和20mM缓冲液中的平均粒径显著增大,显示出谷胱甘肽响应性。纳米凝胶的粒径随着pH值变化而变化,表现出良好的pH敏感性,且其敏感程度与巯基化羧甲基壳聚糖中巯基含量有关。利用两亲性大分子在水溶液中自组装成纳米粒子,经原位交联形成核壳型纳米凝胶,该制备方法简单,且无需使用交联剂。制备的纳米凝胶具有pH和谷胱甘肽双重响应性,考虑到肿瘤细胞与正常细胞内环境的差异,可将该纳米凝胶作为肿瘤细胞内的药物控释载体。纳米凝胶的表面有大量的羧基,可对进行化学修饰链接配体,起到靶向传递效果。(4)以甲氨蝶呤为药物模型,研究了pH/GSH响应羧甲基壳聚糖载药纳米凝胶在模拟人体血液、正常细胞内和肿瘤细胞内介质的缓冲溶液中的药物释放行为,评价了其体外细胞毒性。该载药纳米凝胶在不含谷胱甘肽浓度的pH7.4缓冲液中,随着纳米凝胶中巯基含量的增加,累积释药率降低。在模拟血液、正常细胞内以及肿瘤细胞内的药物释放时,该载药纳米凝胶对肿瘤细胞具有明显的选择性药物释放,由于肿瘤细胞内高浓度的谷胱甘肽,可使二硫键断开;此外,较低的pH值有利于纳米凝胶疏水性外壳的溶胀,使其内部的二硫键更加完全的暴露在外部高浓度谷胱甘肽中,从而导致较为快速、完全的药物释放。