南华大学陈渝萍课题组MRC综述：刺激响应性可注

作者：杨超月

南华大学陈渝萍课题组MRC综述：刺激响应性可注射水凝胶用于药物控释

2022-04-27 08:30 来源: 藏书老王

原标题：南华大学陈渝萍课题组MRC综述：刺激响应性可注射水凝胶用于药物控释

关键词：刺激响应性可注射水凝胶药物控释疾病治疗

分类：生物高分子材料可注射水凝胶环境刺激药物递送疾病治疗

南华大学陈渝萍课题组MRC综述：刺激响应性可注

可注射水凝胶是可注射到靶部位并原位成胶的水凝胶，被广泛地应用于局部储药、药物缓释、避免首过效应和提高患者依从性，在治疗创伤、心血管疾病、骨修复和肿瘤等多种疾病中取得了令人鼓舞的效果。对药物释放速率和剂量的控制是确保水凝胶治疗成功的关键因素。通过响应病灶微环境内的生化信号和各种外加光电磁等刺激，载药可注射水凝胶正朝着实现程序化给药和按需给药的目标前进。

近日，南华大学陈渝萍教授团队详细介绍了刺激响应性载药可注射水凝胶的最新进展。文章重点讨论了各种刺激敏感性的设计策略，及其如何通过影响水凝胶的三维网络结构、肿胀行为、渗透特性和机械强度等特性，实现负载药物控制释放和疾病治疗的按需给药。

文章强调，病灶部位异常的pH，谷胱甘肽、活性氧、酶和葡萄糖等生化条件可直接影响可注射水凝胶的凝胶化、溶胀和降解等过程，促使其响应特定疾病和具体的病理状态控释药物。酸碱敏感性水凝胶被广泛用于伤口、肿瘤和胃肠道等pH水平异常的部位，其pH响应性多源自如亚胺键和酰腙键这类pH敏感性共价键、凝胶骨架聚合物分子的酸性基团或碱性基团间相互作用、静电相互作用和配位键作用。氧化还原敏感型可注射水凝胶则常用于肿瘤和炎症治疗，是借助这些疾病中高水平的ROS和GSH、断裂二硫键(-S-S-)和二硒键（-Se-Se-）而实现凝胶解体和药物释放。酶对底物(肽或核酸)的高度特异性和催化效率是产生凝胶酶响应性的基础。这类水凝胶多包含可为病灶局部异常丰富的酶（如心肌梗死处和关节炎症部位的MMP酶）所降解的酶底物。将葡萄糖氧化酶融入胶体以催化葡萄糖转化为葡萄糖酸、引发质子化效应和凝胶网络结构丧失，是凝胶的葡萄糖敏感性的设计策略之一。以苯硼酸酯键构建葡萄糖分子敏感凝胶是策略之二。显然，深入了解疾病病理特征对开发和提高可注射水凝胶的内源性刺激响应性至关重要。

文章随后介绍了响应光、磁、电、超声等这类操作性高和精确性强的外部刺激的水凝胶及其脉冲式给药的可能。光热效应或光敏骨架是水凝胶光响应性最重要的理化基础。在特定光照下，凝胶网络结构因所包含的稀有金属纳米结构、有机纳米颗粒和二维纳米材料和光敏剂等的产热效应被破坏，凝胶骨架也可因所含的紫外线可破坏酯键和光敏性原卟啉IX等存在而断裂，促使药物释放。Fe 3 O 4 等超顺磁颗粒在交变磁场作用下的磁弛豫产热也可加热凝胶和驱动药物释放，是凝胶磁响应性释药的基础。这些顺磁颗粒在外部磁场下做定向运动并相互靠近，将嵌入的药物分子挤压出凝胶网络。电场下带电药物分子则往电荷相反方向移动，是电响应水凝胶释药的关键机制。这类由聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物构建的凝胶在电刺激下还会发生收缩而促使药物释放。机械性超声波多通过摩擦产热来增强水凝胶的溶胀降解和控释药物，凝胶中物理交联的骨架和嵌入颗粒的结构，也被用来设计响应超声波刺激和药物控释。

最后，文章在总结可注射水凝胶刺激反应性大幅改善凝胶药物控释和副作用的同时，呼吁积极深入疾病病理特征的研究，以开发更多更好的响应性载药凝胶系统。

WILEY

论文信息：

Advances in the stimuli-responsive injectable hydrogel for controlled release of drugs

Chunxiang Mo, Rui Luo, Yuping Chen*

Macromol. Rapid Commun.

Macromolecular

Rapid

Communications

期刊简介

Wiley旗下Macromolecular Rapid Communications发表高分子学科的原创研究，涉及领域包括高分子化学、高分子物理，以及高分子在材料科学和生命科学中的应用。期刊具有快速发表的特色：平均审稿时间短于25天，投稿至见刊时间约2个月。

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