水凝膠材料近年來在生物醫(yī)藥領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，例如作為藥物遞送載體、組織再生支架、外科手術(shù)縫合膠等。負(fù)載藥物的水凝膠可在體內(nèi)保持?jǐn)?shù)日乃至數(shù)周的持續(xù)釋放，很大程度上提高了藥物的利用度和病人的耐受性，并降低藥物毒副作用。如在水凝膠材料中引入酸、酶、光、熱等刺激響應(yīng)元件，則可進一步賦予水凝膠藥物載體更加靈活可變的藥物控制釋放性能。近日，華東師范大學(xué)的程義云教授團隊研發(fā)出一種可在43攝氏度的條件下快速降解的水凝膠，用于體內(nèi)局部給藥。這種水凝膠與光熱材料結(jié)合，實現(xiàn)紅外光（NIR）控制的藥物按需遞送。相關(guān)研究成果近期以A thermo-degradable hydrogel with light-tunable degradation anddrug release為題發(fā)表在Biomaterials（2017, 112, 133-140）。
圖1. 熱降解水凝膠的制備方法以及熱降解行為。
研究人員將偶氮類化合物改性成為兩端為醛基的熱降解交聯(lián)劑（Thermo- degradable linker, TDL），與末端為氨基的四臂聚乙二醇交聯(lián)形成水凝膠（圖1）。該交聯(lián)劑中的偶氮鍵可受熱斷裂，當(dāng)溫度上升到對應(yīng)的化學(xué)鍵斷裂溫度時，凝膠的機械強度逐漸降低，呈現(xiàn)出熱降解性能。其中由偶氮二異丁基咪唑啉改性得到的交聯(lián)劑（TDL1）的熱降解溫度較低，大約在43攝氏度左右即可促發(fā)降解。在水凝膠中摻入光熱納米材料后，可通過近紅外光來精確控制水凝膠中生物活性分子的釋放。小鼠實驗表明該水凝膠具有良好的生物相容性和體內(nèi)穩(wěn)定性，而近紅外光的照射可促發(fā)水凝膠在體內(nèi)快速降解，從而觸發(fā)熒光探針、蛋白質(zhì)、藥物等分子的可控釋放，有望實現(xiàn)藥物的按需遞送。該論文的第一作者為華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的胡婧婧博士。
圖2. 水凝膠在動物體內(nèi)的光控?zé)峤到庑袨。近紅外光可有效穿透小鼠皮膚和皮下組織，在局部產(chǎn)生熱來觸發(fā)水凝膠的降解和藥物的釋放。
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