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1、环境敏感性水凝胶在药物控释系统中的应用第35卷第6期2007年6月化工新型材料NEWCHEMICALⅣ【ATERIALSVo1.35No.6?11?环境敏感性水凝胶在药物控释系统中的应用陈玲侯红瑞黄云李晓玺(华南理工大学轻化所,广州510640)摘要论述了温度敏感性水凝胶,pH敏感性水凝胶及温度/pH双重敏感性水凝胶的结构,性质及在药物控释体系中的应用.关键词水凝胶,给药系统,温度敏感,pH敏感性Applicationofenvironmentalstimuli—sensitivehydrogelsindru
2、gdeliverysystemsChenLingHouHongruiHuangYunLiXiaoxi(InstituteofLightandChemicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou51O64O)AbstractThestructureandpropertiesoftemperature-sensitivehydrogels,pH—sensitivehydrogelsandpH/temper—ature-sensitivehyd
3、rogelsandtheirapplicationsindrugdeliverysystemswerereviewed.Keywordshydrogel,drugdeliverysystem,temperature-sensitive,pH—sensitive水凝胶是一种能在水中溶胀并保持大量水分而又不溶解的聚合物,既能保护药物不被酶解或被胃酸破坏,又可以通过改变水凝胶的结构控制药物释放.其中,具有感知能力的水凝胶能感知环境的微小变化而发生可逆性体积相变或溶胶一凝胶(sol—ge1)相变,不仅是一种理想的自调
4、式给药系统被应用于智能型给药系统中,而且还可应用于人工肌肉,温敏开关,固定化细胞或固定化酶,物料萃取等领域口]中.近年来这类具有智能性质的新型水凝胶,能对外界环境的变化如:温度,酸度,压力,光等引起的刺激有不同程度的应答,被称之为环境敏感性水凝胶.其中,对温度变化能产生响应的为温敏水凝胶,对酸度变化能产生响应的为pH敏水凝胶.由此,可构建温敏性及pH敏感性智能给药系统,本文介绍近年来温敏,pH敏水凝胶及温敏/pH双重敏水凝胶在给药系统中的应用研究进展.1温度敏感性凝胶1.1温度敏感性水凝胶的结构温敏性聚合物中
5、普遍含有疏水性基团,如甲基,乙基等.1984年Tanakal4报道聚N_异丙基丙烯酰胺(PNIPA)水凝胶具有温敏性,在NIPAAm中加入其他单体,如甲基丙烯酸丁酯(BMA)形成共聚物,可以调整其最低临界溶解温度(1owercriticalsolutiontemperature,LCST).由聚氧乙烯(PEO)和聚氧丙烯(PPO)组成的嵌段共聚物也具有温度敏感性,其LCST也接近体温,被广泛用于控释给药系统中.1.2温度敏感性水凝胶的性质温敏性水凝胶对环境温度变化能产生响应,当环境温度发生微小变化时,温敏性水
6、凝胶的凝胶体积会随之发生数倍或数1O倍的变化,当达到并超过某临界区域时,甚至会发生体积相转变.体积发生变化的临界转变温度称为最低临界溶解温度(LCST).热敏凝胶对温度变化的响应有2种类型:一种随温度的升高水溶性降低,即温度高于LCST时呈收缩状态,温度低于LCST时呈膨胀状态,这种热敏凝胶被称为高温收缩型;另一种与之相反,是在温度低于LCST时呈收缩状态,被称为低温收缩型.目前研究最多的PNIPAAm类水凝胶属于高温收缩型,其高分子链中既有疏水基团又有亲水基团.当温度较低时,亲水基团与水之间的氢键占主导,在
7、水中呈良好的水化状态;随着温度的升高,氢键的作用力减弱,疏水基团的相互作用力增强,水凝胶脱水收缩.高分子链中含有的疏水基团越多,LCST越低,所以常常通过调整疏水基和亲水基之间的比例或与不同单体聚合来改变LCST.例如与亲水性共聚单体(如丙烯酰胺)聚合可以升高共聚物的LCST,与疏水性共聚单体聚合则降低LCST.PDEAAM和聚丙烯酸(PAA)形成的互穿网络聚合物(IPN)则是一种低温收缩型水凝胶.温度低于LCST时,PAA提供质子给PDEAAM,结构中网络内部形成氢键,使胶体收缩,体积减小.2pH敏感性凝胶
8、2.1pH敏感性水凝胶的结构pH敏感水凝胶最早是由Tanaka[I]在7O年代中期测定陈化后的丙烯酰胺凝胶的溶胀比时发现的,其后,各种此类研究基金项目:国家自然科学基金重点项目(20436020);国家自然科学基金(20376027);广东省科技攻关项目(2005A10903002);广州市科技成果推广项目(2005C13G0081)作者简介:陈玲(1961一),女,副教授,主要研究方向为多糖生物医
