水凝胶角膜接触镜材料研究进展

本科课程论文题目 : 水凝胶作为角膜接触镜材料的应用(Hydrogels as contact lens materials applications)院（系）化学学院专业化学(师范)课程材料化学二○一三年一月水凝胶作为角膜接触镜材料的应用摘要水凝胶是一种能在水中溶胀并保持大量水分而又不被溶解的交联聚合物。

这类材料吸水后柔软而富有弹性,不容易造成组织损伤, 目前被广泛地应用在生物医学领域中。

软性亲水的水凝胶材料配戴舒适,又能被赋予一定的光学性能,能很好地满足人们矫正视力和自然视觉的要求,因此成为制造角膜接触镜的一类主导材料。

本文章介绍了用作角膜接触镜的水凝胶材料;分析了材料的性能要求;综述了角膜接触镜材料的研究进展。

关键词:角膜接触镜;水凝胶;亲水性;透氧性;Hydrogels as contact lens materials applicationsAbstract The hydrogel is a swell in water and maintain large amounts of water without being dissolved in a crosslinked polymer. Such material after absorbing water is soft and elastic, not easy to cause tissue damage, and is now widely applied in the biomedical field. Comfortable to wear soft hydrophilic hydrogel material, and can be given to certain optical properties, can well meet the requirements of people corrected visual acuity and natural visual, and therefore become the dominant material of a class manufacturing contact lenses. This article describes the hydrogel material used as a contact lens; analysis of the performance requirements of the material; contact lens materials.Keywords contact lenses; the hydrogel; hydrophilic; oxygen permeability;引言隐形眼镜又称角膜接触镜,已经被广泛应用于矫正视力、眼睛美容、视力防护、眼科手术辅助治疗、治疗眼外伤、矫正红绿色盲、眼药控制释放等领域。

硅水凝胶隐形眼镜材料的合成与性能研究王延龙【摘要】以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、N-乙烯基毗咯烷酮(NVP)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过本体聚合反应合成新型硅水凝胶角膜接触镜.考察了各单体配比、反应温度等对聚合的影响.结果表明,当反应温度为90℃,反应时间为2h,V(HEMA):V(NVP):V(KH-570) =8∶ 1∶1时,合成的隐形眼镜透氧量(DK/t)达到64.0×10-9(cm3O2·cm)/(cm2·s·mmHg),含水量38％,透光率95.5％以上.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)002【总页数】3页(P316-318)【关键词】甲基丙烯酸羟乙酯;本体聚合;硅水凝胶;透氧量【作者】王延龙【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ325.7目前，市场上为大众所接受的仍是由水凝胶聚合物制备而成的软性隐形眼镜，它的透氧性与其含水量成正比，传统水凝胶的最大透氧率为40 DK。

但是，材料本身的水分会因蒸发而流失，进而吸收泪液以保持原有含水量，以至造成双眼脱水干涩，如果提高含水量则会降低材料的机械性能［1-2］。

硅水凝胶是一种具有亲水性的有机高分子材料，呈“蜂窝状”结构，可通过有机硅相和水凝胶相两种通道输送氧气，从而具有更高的氧气透过性能，可用于制造高档隐形眼镜。

硅水凝胶与传统水凝胶相比，完美的解决了高透氧性和低含水润湿性不能共存的问题。

因为硅是一种具有较好透氧能力的物质，使氧气能通过双重途径通过隐形眼镜而达到眼部。

另外，有机硅的加入，也同时起到了增强材料机械性能的作用［3］。

因此，对于长时间佩戴隐形眼镜者及容易眼干者，硅水凝胶隐形眼镜有着巨大的优势。

当前对于高透氧性硅水凝胶材料的研究已经发展了三代，多数上市的产品为国外品牌，例如视康、博士伦、强生等，且产品价格较高。

水凝胶的研究进展俊机哥哥0913010407(广西师范学院化学与生命科学学院09高分班)摘要:本文对水凝胶的制备方法、性质及其应用进行了简单的介绍。

关于水凝胶的制备，我们在文章的介绍了三种方法：单体聚合并交联、聚合物交联、载体的接枝共聚。

关键字: 水凝胶制备性质应用生物医学前言水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。

它本身是硬的高聚物，但它汲取水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够汲取大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶化。

水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。

由于其具有三维网络结构，故相对分子质量很高，其交联网络结构主要由化学键、氢键或范德华力等组成。

溶胀时溶液可以扩散进入交联键之间的空间内，交联密度越大，三维网络间的空问就越小，水凝胶在溶胀时汲取的水分也就越少。

由于水凝胶外表不易粘附蛋白质和细胞，故在与血液、体液及人体组织相接触时会表现出良好的生物相容性；其它，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反响。

因此，水凝胶被作为优良的生物医学材料得到广泛应用2。

例如，PVP水凝胶可作为眼科手术中黏弹物质及人工玻璃体材料。

PVA水凝胶可用于关节重建、人工软骨、人工喉及人工玻璃体。

PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。

水凝胶已被用做鼻子、面部、缺唇修补、替代耳鼓膜等方面。

水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。

其它，水凝胶在日用品，工业用品，农业、土建等领域也有广泛应用。

1 水凝胶的制备1. 1 单体聚合并交联合成水凝胶的单体很多,大致分为中性、酸性、碱性3 种,表1 列出了局部单体及交联剂。

表1水凝胶制备中常用的单体和交联剂水凝胶可以由一种或多种单体采纳电离辐射、紫外照耀或化学引发聚合并交联而得。

一般来说,在形成水凝胶过程中需要参加少量的交联剂。

水凝胶研究进展综述
以下是关于水凝胶研究的一些综述性的进展：
水凝胶是一类高度吸水性的材料，其网络结构能够保持大量的水分，并且可以在不失去结构稳定性的情况下释放水分。

这使得水凝胶在许多领域，包括生物医学、药物传递、生物传感、柔性电子学、农业等方面都有着广泛的应用。

以下是一些水凝胶研究领域的进展：
1.合成方法：
•不断有新的合成方法被提出，以实现对水凝胶结构和性质的精确控制。

这包括自组装方法、模板法、交联聚合法等。

2.生物医学应用：
•水凝胶在生物医学领域的应用备受关注。

例如，水凝胶可以用于药物传递、组织工程、创伤敷料、生物传感器等方
面。

其生物相容性和可调节的物理化学性质使得其在医学
领域有着广泛的潜力。

3.柔性电子学：
•水凝胶因其柔软、透明、高吸水性等特性，在柔性电子学领域也得到了广泛关注。

例如，可在水凝胶基底上制备柔
性传感器、可穿戴电子设备等。

4.环境应用：
•在环境保护和农业领域，水凝胶也发挥着作用。

其可以用于水资源的调控、土壤保湿、植物生长的改良等。

5.智能响应性：
•研究者们通过引入响应性物质，使得水凝胶可以对外界刺激（如温度、pH、光照等）做出智能响应。

这为一些可控
释放和刺激响应性的应用提供了新的可能性。

这些领域的研究取得了显著的进展，不断有新的水凝胶材料、结构设计和应用方法涌现。

在不同学科领域的交叉合作下，水凝胶将有望在更多领域发挥其优越性能。

需要注意的是，研究进展可能会随着时间的推移而有所更新，因此建议查阅最新的文献和综述以获取最新信息。

第20卷第2期高分子材料科学与工程V o l.20,No.2　2004年3月POLYM ER M ATERIALS SCIENCE AN D EN GIN EERING M ar.2004共聚物水凝胶接触镜材料的研究黎新明1,崔英德1,蔡立彬2(1.仲恺农业技术学院,广东广州510225; 2.西北工业大学材料科学与工程学院,陕西西安710072)摘要:以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,N-乙烯基吡咯烷酮(N V P)、甲基丙烯酸U-羟乙酯(HEM A)以及甲基丙烯酸酯共聚,制备水凝胶接触镜材料,并研究了该水凝胶的溶胀性能。

实验发现,不添加交联剂的情况下,共聚产物即可形成具有交联结构的水凝胶;随NV P含量的增大,水凝胶的平衡溶胀度也增大;少量甲基丙烯酸酯的加入,可较小幅度地降低共聚物水凝胶的平衡溶胀度;T G分析表明,N V P与HEM A二元共聚物水凝胶中的自由水容易脱水,而添加甲基丙烯酸酯可增强水凝胶的抗脱水性能,以甲基丙烯酸乙酯较为明显。

关键词:N-乙烯基吡咯烷酮;甲基丙烯酸U-羟乙酯;水凝胶;角膜接触镜中图分类号:T Q325.7 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2004)02-0191-04 角膜接触镜俗称“隐形眼镜”,近年来在我国发展迅速。

角膜接触镜的制造材料,包括硬性不透气材料、硬性透气性材料、软性非亲水性材料以及水凝胶材料[1]。

其中,采用水凝胶材料制造的角膜接触镜具有配戴舒适、透氧性好、可辅助治疗眼疾等优点,成为主要的角膜接触镜制造材料。

研究发现,水凝胶角膜接触镜材料的透氧能力与其含水量成正比[2],并且与水凝胶中水的存在状态有关[3]。

故在保证材料强度的条件下提高其含水量,有助于提高材料的透氧能力。

NV P是一种重要的乙烯基化合物,具有良好的水溶性、生理相容性等性能[4]。

本研究拟将HEM A与水溶性单体NV P及非亲水性甲基丙烯酸酯共聚,制备适合作为角膜接触镜材料的水凝胶,并研究这种水凝胶材料的溶胀性能。

D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．２０９６－６１１３．２０２１．０１．０２６引用格式:王㊀争,梁㊀亮,陈玢琳．水凝胶作为眼部药物控释系统载体的研究进展[J ]．巴楚医学,２０２１,４(１):１１５Ｇ１１９．基金项目:国家自然科学基金项目(N o :８１７７０９２０)作者简介:王㊀争,女,硕士在读,主要从事眼科疾病研究.E Ｇm a i l :１０３３５６３９７０＠q q．c o m 通讯作者:梁㊀亮,男,博士,教授㊁主任医师,主要从事眼科疾病研究.E Ｇm a i l :l i a n g l i a n g４１９５１９＠１６３．c o m 水凝胶作为眼部药物控释系统载体的研究进展王㊀争㊀梁㊀亮㊀陈玢琳(三峡大学第一临床医学院[宜昌市中心人民医院]眼科&三峡大学眼科研究所,湖北宜昌㊀４４３００３)摘要:水凝胶具有良好的生物相容性㊁可降解性㊁生物粘附性㊁智能性和缓释功能,载药的水凝胶可以延长药物在眼部的停留时间,提高生物利用度,减少给药次数,是一种理想的眼部药物控释系统的载体.本文论述了目前应用于眼部的水凝胶控释系统的不同类型及其国内外研究进展,以期为水凝胶在眼部的深入研究与开发应用提供思路.关键词:眼部;㊀水凝胶;㊀控释系统;㊀药物递送中图分类号:R ４５３㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:２０９６Ｇ６１１３(２０２１)０１Ｇ０１１５Ｇ０５㊀㊀药物在眼病的预防㊁诊断和治疗中起着重要作用.由于眼睛在解剖上的复杂性和生理上的特殊性,在全身给药后,仅有１％~２％可到达靶部位,因此眼科常采用局部给药[１].滴眼剂给药时,经眼外排出㊁眼内清除㊁组织结合或灭活作用后,药物在眼部的生物利用度不足５％[２].对于年龄相关性黄斑变性㊁视网膜血管疾病和青光眼视神经病变等眼底疾病,需要通过玻璃体注射将药物输送至眼后段,而玻璃体内的药物半衰期较短,往往需要反复注射,给患者带来不便的同时,还提高了眼内炎㊁视网膜脱离㊁眼内出血和高眼压等并发症的发生概率.因此,提高药物生物利用度和降低药物副作用是眼部药物递送的研究重点,其中构建药物控释系统是解决这一问题的有效途径.眼部药物控释系统是将药物与活性载体制成控释剂,通过活性载体与药物的有机结合与分离,维持局部药物浓度[３].眼部药物控释系统的发展促进了活性载体用于眼部给药的研究进展.近年来,许多生物材料如纳米胶束㊁纳米粒子㊁脂质体㊁植入物㊁隐形眼镜㊁纳米悬浮液㊁微针和水凝胶等新型药物传递系统逐步被报道有助于眼部的药物利用[４].其中,水凝胶因其优越的生物相容性㊁可降解性㊁智能调控性等成为眼部药物递送中的研究热点.本文将论述应用于眼部不同种类的水凝胶控释系统的国内外研究进展,并对其分析,以期为水凝胶在眼部药物递送上的进一步开发和应用提供新思路.１㊀眼部的药物递送由于泪液引流㊁角膜清除的生理屏障及代谢酶降解作用,药物在眼部的利用度较低.为了解决这一问题,研究人员设计合成了许多药物递送载体,主要有脂质体㊁纳米粒㊁微球㊁眼部植入剂等.脂质体和纳米粒具有增加角膜通透性㊁缓释和降低毒性反应等优点,但存在热力学性质不稳定㊁不能长期保存㊁包封率低㊁难灭菌和无法规模生产的不足,尚未得到广泛应用[５].微球稳定性较好,释药速率稳定,但过大的粒径可能会干扰光路,降低患者耐受性,且无菌微球的大规模生产成本较高[６].此外,眼部植入剂也会出现个别患者有眼部异物感㊁固体植入剂可能在眼部移动和操作相对复杂的问题[７].随着手术技术㊁治疗方法及材料科学的进步和发展,水凝胶给药系统被开发出来,旨在克服眼部药物递送的种种障碍,提高疗效㊁降低毒副作用.２㊀眼部水凝胶概述水凝胶的本质是一种能在水中溶胀而不溶解的亲水性三维网络结构高分子聚合物,在软性角膜接触镜㊁细胞和酶的固定㊁药物递送㊁组织工程等生物医学领域有着广泛应用[８Ｇ１１].水凝胶在药物递送中,可根５１１ 巴楚医学㊀２０２１年第４卷第１期㊀B A C H U M E D I C A L J O U R N A L ,２０２１,V o l ４,N o １据外界环境改变凝胶结构起到控制药物释放的作用,具有靶向性㊁高生物利用度和高安全性等优点.因此,集吸水㊁保湿㊁缓释㊁柔软㊁良好的生物相容性以及智能可调控性于一身的水凝胶在眼部的应用受到越来越多的关注.而根据眼部疾病治疗方法和药物理化性质的不同,所合成的水凝胶的材料和性能也各不相同.３㊀眼部水凝胶种类３．１㊀温度敏感型水凝胶温度敏感型水凝胶存在着一个最低临界相变温度(l o w e r c r i t i c a l s o l u t i o n t e m p e r a t u r e,L C S T),当温度低于L C S T时,水凝胶为澄清透明的水溶液;当温度高于L C S T时,水凝胶呈现凝胶状态[１２].在用于眼表给药时,滴眼液给药精准方便,给药后可以在生理条件下立即凝胶化而不会模糊视力,形成的凝胶具有较高的粘附性,可延长眼表滞留时间.K o n g等[１３]将荧光素钠加入到左氧氟沙星的温度敏感型水凝胶体系中,结果发现,根据水凝胶的配方不同可将角膜滞留时间从３０m i n延长至９h.梁楠[１４]将泊洛沙姆联合复合羧甲基化壳聚糖制备了温度敏感水凝胶,装载双氯芬酸钠后滴入兔眼,与溶液型滴眼剂相比,凝胶滴眼剂的眼表滞留时间增加了３倍以上,房水中药物浓度在各个时间点均明显升高.M o h a mm e d等[１５]利用壳聚糖的抗菌性,制成了一种抗菌型温度敏感型水凝胶,并加入抗生素后联合抗菌,与普通抗生素滴眼剂相比,在兔眼细菌性角膜炎模型中具有更好的治疗效果.以上研究证明,温度敏感型水凝胶装载药物,一方面可延长药物作用时间,另一方面有助于提高药物作用.同样的,温度敏感型水凝胶也被应用于玻璃体注药治疗眼内疾病.A w w a d等[１６]将透明质酸与温敏高分子交联制成了一种可在眼内降解的温度敏感型水凝胶,装载治疗老年性黄斑病变的蛋白性药物英夫利昔单抗和贝伐单抗,在保留蛋白质三级结构的情况下,体外实现了长达５０d的抗体缓释.该研究证明,将药物包裹在具有纳米复合体系的温度敏感型水凝胶中,可以避免药物在眼内被酶降解,同时凝胶基质增加了额外扩散阻力,可实现药物在玻璃体内的长期零级动力学释放.维甲酸㊁曲安奈德㊁抗V E G F药物均已被装载于温度敏感型纳米复合材料水凝胶中,并且取得了较好的控释效果[１７Ｇ１９].温敏聚合物泊洛沙姆对角膜的刺激性较小,在温度敏感型水凝胶中应用最广泛.但泊洛沙姆生物黏附性一般㊁胶凝浓度大㊁强度低㊁溶蚀性快.为了适应眼部的药物递送,有研究者加入了如聚卡波非,增强其生物黏附力和流变学性能[２０].另有研究者开发了泊洛沙姆Ｇ聚丙烯接枝共聚物,使其能在较低的聚合物浓度下(１％~５％)形成凝胶,解决了高浓度泊洛沙姆的高渗透压引起的眼部不适[２１].但仍存在着胶凝过程中相转变速度较慢引起药物流失的问题.因此,改善凝胶的胶凝性质及相转变速度,是温度敏感型水凝胶新的研究方向之一.３．２㊀p H敏感型水凝胶p H敏感型原位胶凝体系由含酸性或碱性基团的p H敏感聚合物组成,聚合物会随着周围环境中p H的改变而发生转化.与温度敏感性水凝胶相似,应用于眼部的p H敏感型水凝胶被设计成具有在非生理条件下为流动的液态,与泪液接触(p H值为７．２~７．４)后转化成凝胶态的理化性质.赵玉娜等[２２]以卡波姆为凝胶基质㊁羟丙甲基纤维素为增稠剂制备了在非生理条件下(p H４．０)为流动的液态,生理条件下(p H７．４)胶凝成为半固态的p H敏感型氯霉素水凝胶滴眼剂,８h体外释药达到８０％,１２h 释放完全.该研究证明,p H敏感型水凝胶具有药物缓释功能,并可完全将药物释放至眼内.魟鱼软骨多糖(r a y c a r t i l a g e g l y c o s a m i n o g l y c a n s,R C G)是从魟鱼软骨中分离纯化得到的单一多糖,研究证明R C G 滴眼液能够抑制角膜组织血管内皮生长因子(v a s c u l a r e n d o t h e l i a l g r o w t h f a c t o r,V E G F)的表达,对大鼠角膜新生血管的形成具有显著的抑制作用[２３].郭斌等[２４]将R C G装载于p H敏感型水凝胶中,滴入兔眼后对不同组织的药代动力学进行分析,发现R C G在角膜中的分布远高于虹膜㊁房水和玻璃体,可充分发挥其在角膜的治疗作用.并发现当R C G的载药量超过５０m g/m L时,能明显的抑制兔眼角膜新生血管生成.该研究证明p H敏感性水凝胶具有较好的生物相容性,可高效地将药物递送至角膜.常用的p H敏感型眼用凝胶的基质主要是聚丙烯酸类,其中以卡波普系列应用最多.卡波普分子中含有大量羧基,在泪液中羧基团解离,静电斥力可使分子链膨胀,聚合物黏度急剧增大[２５].然而胶凝浓度过大具有一定的毒性,不易被中和.因此在制备眼部水凝胶控释系统中,常与羟丙基甲基纤维素合用,可一定程度降低卡波普浓度,减少眼部刺激性.因此,加大对凝胶基质的开发力度,确保凝胶的安全无毒是目前p H敏感型眼用凝胶需要克服的问题.３．３㊀离子敏感型水凝胶离子敏感型水凝胶可与生理条件下的离子交联,６１１ 巴楚医学㊀２０２１年第４卷第１期㊀B A C H U M E D I C A L J O U R N A L,２０２１,V o l ４,N o １发生溶胶与凝胶转变.由于泪液中含有N a＋㊁K＋㊁M g２＋及C a２＋等离子,因此通过离子活化水凝胶同样适用于眼部给药.研究发现,使用环糊精来增加抗真菌药物益康唑的溶解度,制成的离子敏感型水凝胶在体外能持续释放药物６h[２６].他们发现凝胶制剂可使益康唑的角膜清除率明显降低,且不影响药物在鼠眼的角膜渗透率.双糖体是由非离子表面活性剂和胆盐组成的双层囊泡,囊泡中的两亲性胆盐可通过黏膜细胞膜的脂质层,增强药物的黏膜渗透性,已应用于皮肤和肠道药物递送[２７,２８].J a n g a等[２９]首次将双糖体应用于眼部,加入０．３％w/v的结冷胶装载那他霉素(n a t a m y c i n,N T)制成离子敏感型水凝胶,在滴入兔眼６h后,除玻璃体外,角膜㊁房水㊁虹膜睫状体㊁巩膜㊁视网膜㊁脉络膜组织的药物平均剂量归一化水平均高于那他霉素溶液组.其机制与凝胶状态与角膜黏附性更强有关,且双糖体赋予了水凝胶缓释系统更强的角膜渗透性,从而确保了更长的停留时间和更高的眼内药物浓度.结冷胶是眼用离子敏感凝胶最常用的基质之一,阴离子型去乙酰结冷胶的羰基可与泪液中阳离子络合,形成稳定双螺旋的链间氢键.每２条双螺旋又逆向聚集构成三维凝胶网络结构[３０].马来酸噻吗洛尔长效眼用制剂T i m o p t i cX E 中含有去乙酰结冷胶,已被应用于开角型㊁闭角型青光眼,以及继发性青光眼和其他高眼压症的临床治疗.但由于其价格昂贵,目前国内临床应用不多.因此,简化合成过程,节省材料费用,是离子敏感型水凝胶在应用与推广中需优化的地方.３．４㊀光敏水凝胶光敏水凝胶中含有光致变色基团,因此可通过调节光源信号,使基团发生光反应(异构化㊁裂解或二聚化等),将光信号转换为化学信号,使水凝胶发生相变.与p H㊁温度等刺激相比,光刺激的时间和空间具有高度的可控性,可远程且无创地控制治疗药物在局部的释放量[３１].因此有研究者设想,通过人为调控透射入眼后节的光线控制药物释放,为眼内疾病的治疗提供一种新途径.S t u a r t等[３２]将蛋白质微粒包裹在可光固化的水凝胶中,该系统在体外可释放贝伐单抗达９０d.L i u等[３３]将一种可作为抑制胶原合成靶点的多肽疏水性喜树碱,包封在光交联水凝胶中制成微针,在体外能持续释放达２０h,并且能有效抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞I型胶原的表达,表明该缓释系统在治疗青光眼滤过术后瘢痕上具有潜在价值.作为在玻璃体内实现交联的光敏水凝胶,交联时间过长可导致药物或药物前体在玻璃体内提前释放.T y a g i等[３４]研发了一种光激活的水凝胶系统,脉络膜注射装有游离贝伐单抗的光激活水凝胶前体后,通过调控光照时间来控制药物释放.该研究发现,光激活的水凝胶系统可持续释放抗体４个月.然而在光交联初期存在突释现象,不同光照时间初始突释量不等.光交联时间为１０m i n时,突释量最低为２１％[３４].另外,光敏水凝胶中的光敏剂吸收光能后能产生自由基㊁阳离子等,从而引发单体聚合交联固化形成凝胶.这些自由基可能会对附近的组织造成一定的毒性.同时,紫外线照射可能会影响蛋白质类药物的稳定性.因此,光敏水凝胶作为一种新型眼部水凝胶,虽具有定点㊁定时㊁定量释放的特点,但仍存在许多问题有待进一步解决.３．５㊀超分子水凝胶超分子水凝胶是一种由小分子化合物通过自组装,形成的有序结构水凝胶[３５].与聚合物水凝胶中的交联不同,超分子水凝胶之间的纳米纤维通过非共价键交联,具有刺激响应性㊁结合可逆性㊁交联可调节性㊁生物相容性和仿生学特性等优点[３６].Z h a n g 等[３７]针对地塞米松(d e x a m e t h a s o n e,D e x)水溶性较差的问题,加入琥珀酸后改性制成前药,得到水溶性良好的琥珀酸地塞米松偶联物(s u c c i n a t e dd e x a mＧe t h a s o n e,D e xＧS A),制成D e xＧS A的超分子水凝胶滴眼液.在体外释放中发现,前药D e xＧS A在５d内几乎全部从水凝胶中释放出来,并能快速在磷酸盐缓冲液中转化为母药D e x,同时药物的释放速率也可以通过水凝胶的p H进行调节.在兔眼房水的生物利用度检测上,D e x凝胶剂是D e x水溶液的５．６倍.同样地,曲安奈德与琥珀酸耦连后装载在超分子水凝胶中,形成可注射的琥珀酸曲安奈德凝胶制剂[３８].在体外,几乎１００％的曲安奈德可缓释达３d.在鼠眼中,琥珀酸曲安奈德凝胶剂在６h内穿透巩膜的药物量是市售曲安奈德混悬液的２５倍,且整个实验过程中,注射凝胶后的视网膜没有出现明显形态学异常改变,而琥珀酸曲安奈德混悬液在注射１d后视网膜形态即有明显改变.证明琥珀酸曲安奈德水凝胶在眼后段具有较好的安全性和生物相容性,在治疗眼后段炎症如葡萄膜炎上具有明显优势.值得注意的是,这两种超分子水凝胶具有触变性,即在生理眨眼或通过注射器针头引起的剪切作用下可以发生凝胶Ｇ溶胶状态转变,十分适合眼部药物递送.近几年来,氨基酸超分子水凝胶成为了最流行的超分子水凝胶构建体系之一.与其他小型有机分子相比,使用统一的生命单位更适合于生物医学.２２个天然氨基酸与非天然氨基酸为产生自组装肽提供７１１巴楚医学㊀２０２１年第４卷第１期㊀B A C H U M E D I C A L J O U R N A L,２０２１,V o l ４,N o １了巨大的分子空间,固相肽合成的开发和肽合成仪的商业化大大减少了肽合成的负担.在肽链的构建中,改变手性结构㊁多肽骨架折叠方式㊁修饰终端和侧链为生物医学和临床实践的发展提供了更多可能[３９].４㊀总结与展望安全㊁稳定㊁高效的药物递送一直是眼部用药的研究方向,水凝胶作为眼部药物控释系统的载体,具有延长药物眼部滞留时间㊁提高生物利用度㊁减少给药频率等方面优势.尽管关于眼部水凝胶的研究取得了一定的成果,但也观察到许多问题,如温度敏感型凝胶所使用的聚合物泊洛沙姆的长期应用,需要考虑对角膜和其他眼组织的安全性.此外,p H敏感型的卡波姆胶凝浓度高,且不随剪切力改变,即在眨眼和不眨眼时保持同样粘度,因此浓度过高时眨眼会感到疼痛.虽然离子敏感型的结冷胶在０．１％的浓度下即可发生胶凝,但它在眼内所形成的硬凝胶难以再被泪液溶蚀,可能带来异物感等.因此,应加大对凝胶剂基质材料研发力度,包括更多新辅料的合成以及其安全性评价.同时,引进纳米技术㊁分子印迹等优化水凝胶的性能,实现对释放速率的调控,以满足不同的药物特性和疾病治疗要求.随着凝胶基质的不断完善和技术瓶颈的克服,水凝胶将成为一种极具潜力的药物递送载体.参考文献:[１]㊀U r t t iA．C h a l l e n g e s a n d o b s t a c l e s o f o c u l a r p h a r m a c o k iＧn e t i c s a n d d r u g d e l i v e r y[J]．A d vD r u g D e l i vR e v,２００６,５８(１１):１１３１Ｇ１１３５．[２]㊀J o s e p hR R,V e n k a t r a m a nSS．D r u g d e l i v e r y t ot h ee y e:w h a t b e n ef i t s d on a n o c a r r i e r s o f f e r[J]．N a n o m e d iＧc i n e,２０１７,１２(６):６８３Ｇ７０２．[３]㊀陈㊀侠,谢㊀琳．药物缓释系统在青光眼治疗中的应用[J]．国际眼科杂志,２０１２,１２(２):２６０Ｇ２６３．[４]㊀C h a n g D,P a r kK,F a m i l iA．H y d r o g e l s f o r s u s t a i n e dd e l i v e r y o f b i o l o g i c s t o t h e b a c k o f t h e e y e[J]．D r u g D i sＧc o vT od a y,２０１９,２４(８):１４７０Ｇ１４８２．[５]㊀L a iS,W e iY,W u Q,e ta l．L i p o s o m e sf o re f f e c t i v ed r u g de l i v e r y t ot h e o c u l a r p o s t e r i o rc h a m b e r[J]．JN a n o b i o t e c h n o l o g y,２０１９,１７(１):６４．[６]㊀H e r r e r oＧV a n r e l lR,B r a v oＧO s u n a I,A n d r sＧG u e r r e r oV,e t a l．T h e p o t e n t i a l of u s i ng b i o d e g r a d a b l em i c r o s ph e r e si n r e t i n a l d i s e a s e sa n do t h e r i n t r a o c u l a r p a t h o l o g i e s[J]．P r o g R e t i nE y eR e s,２０１４,４２:２７Ｇ４３．[７]㊀S i n g l aJ,B a j a j T,G o y a lA K,e ta l．D e v e l o p m e n to f n a n o f i b r o u s o c u l a r i n s e r t f o rr e t i n a ld e l i v e r y o f f l u o c i nＧo l o n e a c e t o n i d e[J]．C u r rE y eR e s,２０１９,４４(５):５４１Ｇ５５０．[８]㊀P o z u e l oJ,C o m p añV,G o n z l e zＧMéi j o m eJ M,e ta l．O x y g e na n d i o n i c t r a n s p o r t i nh y d r o g e l a n ds i l i c o n eＧh yＧd r o ge l c o n t a c t l e n sm a t e r i a l s:a n e x p e r i m e n t a l a n dt h e oＧr e t i c a l s t u d y[J]．JM e m b r S c i,２０１４,４５２:６２Ｇ７２．[９]㊀N a r a y a n a s w a m y R,T o r c h i l i nVP．H y d r o g e l s a n d t h e i ra p p l i c a t i o n si nt a r g e t e d d r u g d e l i v e r y[J]．M o l e c u l e s,２０１９,２４(３):６０３．[１０]V e n k a t e s a n J,B h a t n a g a r I,M a n i v a s a g a nP,e t a l．A l g iＧn a t ec o m p o s i t e sf o rb o n et i s s u ee n g i n e e r i n g:ar e v i e w[J]．I n t JB i o lM a c r o m o l,２０１５,７２:２６９Ｇ２８１．[１１]G a oY,Z h a oF,W a n g Q,e t a l．S m a l l p e p t i d en a n o f iＧb e r s a s t h e m a t r ic e so fm o l e c u l a rh yd r o ge l sf o rm i m i cＧk i n g e n z y m e s a n d e n h a n c i n g t h e a c t i v i t y o f e n z y m e s[J]．C h e mS o cR e v,２０１０,３９(９):３４２５Ｇ３４３３．[１２]任婷婷,卢清侠,郝慧芳,等．温度敏感型可注射水凝胶的性质及应用研究进展[J]．动物医学进展,２０１８,３９(１):９９Ｇ１０３．[１３]K o n g X,X u W,Z h a n g C,e t a l．C h i t o s a n t e m p e r a t u r eＧs e n s i t i v e g e l l o a d e dw i t hd r u g m i c r o s p h e r e s h a s e x c e l l e n te f f e c t i v e n e s s,b i o c o m p a t i b i l i t y a n ds a f e t y a s a no p h t h a lＧm i c d r u g d e l i v e r y s y s t e m[J]．E x p T h e rM e d,２０１８,１５(２):１４４２Ｇ１４４８．[１４]梁㊀楠．生物黏附性眼用双氯芬酸温度敏感水凝胶研究[J]．中国医药导刊,２０１５,１７(２):１７７Ｇ１７９．[１５]M o h a mm e dS,C h o u h a nG,A n u f o r o m O,e t a l．T h e rＧm o s e n s i t i v eh y d r o g e l a sa ni ns i t u g e l l i n g a n t i m i c r o b i a l o c u l a r d r e s s i n g[J]．M a t e rS c iE n g C M a t e rB i o lA p p l,２０１７,７８:２０３Ｇ２０９．[１６]A w w a dS,A b u b a k r eA,A n g k a w i n i t w o n g U,e t a l．I n s i t u a n t i b o d yＧl o a d e d h y d r o g e lf o ri n t r a v i t r e a ld e l i v e r y[J]．E u r JP h a r mS c i,２０１９,１３７:１０４９９３．[１７]G a oSQ,M a e d aT,O k a n oK,e t a l．A m i c r o p a r t i c l e/h y d r o g e l c o m b i n a t i o nd r u gＧd e l i v e r y s y s t e mf o r s u s t a i n e dr e l e a s eo fr e t i n o i d s[J]．I n v e s t O p h t h a l m o l V i s S c i,２０１２,５３(１０):６３１４Ｇ６３２３．[１８]H i r a n iA,G r o v e rA,L e eY W,e ta l．T r i a m c i n o l o n ea c e t o n i d en a n o p a r t i c l e s i n c o r p o r a t e d i nt h e r m o r e v e r s ib l eg e l sf o ra g eＧr e l a t e d m a c u l a rd e g e n e r a t i o n[J]．P h a r mD e vT e c h n o l,２０１６,２１(１):６１Ｇ６７．[１９]O s s w a l dCR,K a n gＧM i e l e r J J．C o n t r o l l e d a n d e x t e n d e di n v i t r o r e l e a s e o f b i o a c t i v e a n t iＧv a s c u l a r e n d o t h e l i a lg r o w t h f a c t o r s f r o mam i c r o s p h e r eＧh y d r o g e l d r u g d e l i vＧe r y s y s t e m[J]．C u r r E y e R e s,２０１６,４１(９):１２１６Ｇ１２２２．[２０]温㊀梦,张斯杰,马俊媛,等．聚卡波菲/泊洛沙姆４０７８１１ 巴楚医学㊀２０２１年第４卷第１期㊀B A C H U M E D I C A L J O U R N A L,２０２１,V o l ４,N o １为基质的姜黄素眼用凝胶研究[J]．中国现代中药,２０１９,２１(５):６４９Ｇ６５３．[２１]N g u y e nDD,L u oLJ,L a i JY．D e n d r i t i c e f f e c t so f i nＧj e c t a b l eb i o d e g r a d a b l et h e r m o g e l so n p h a r m a c o t h e r a p y o f i n f l a mm a t o r y G l a u c o m aＧa s s o c i a t e dd e g r a d a t i o no f e xＧt r a c e l l u l a rm a t r i x[J]．A d v H e a l t h c a r e M a t e r,２０１９,８(２４):１９００７０２．[２２]赵玉娜,郝秀娟．p H敏感型氯霉素眼用原位凝胶的制备及释放度考察[J]．西北药学杂志,２０１８,３３(６):７９３Ｇ７９６．[２３]赵榛榛,郭㊀斌,韩冠英．p H敏感型魟鱼软骨多糖眼用原位凝胶兔眼药动学及其抑制角膜新生血管的研究[J]．中国医院药学杂志,２０１７,３７(１８):１７９７Ｇ１８０１．[２４]郭㊀斌,李㊀兵,韩冠英,等．应用魟鱼软骨多糖滴眼液抗大鼠角膜新生血管形成的实验研究[J]．辽宁中医杂志,２００８,３５(２):２９８Ｇ３００．[２５]刘宏伟,晏亦林,周莉玲．磷酸川芎嗪鼻用p H敏感型原位凝胶的处方优化[J]．时珍国医国药,２０１０,２１(９):２２９６Ｇ２２９８．[２６]Día zＧT o méV,L u a c e sＧR o d ríg u e zA,S i l v aＧR o d ríg u e z J,e t a l．O p h t h a l m i c e c o n a z o l eh y d r o g e l sf o r t h e t r e a t m e n to f f u n g a lk e r a t i t i s[J]．JP h a r m S c i,２０１８,１０７(５):１３４２Ｇ１３５１．[２７]S h u k l aA,M i s h r aV,K e s h a r w a n iP．B i l o s o m e s i nt h ec o n t e x t o fo r a l i mm u n i z a t i o n:de v e l o p m e n t,c h a l l e n g e sa n do p p o r t u n i t i e s[J]．D r u g D i s c o v T o d a y,２０１６,２１(６):８８８Ｇ８９９．[２８]A lＧM a h a l l a w iA M,A b d e l b a r y A A,A b u r a h m a M H．I n v e s t i g a t i n g t h e p o t e n t i a l o fe m p l o y i n g b i l o s o m e sa san o v e l v e s i c u l a r c a r r i e r f o r t r a n s d e r m a l d e l i v e r y o f t e n o x iＧc a m[J]．I n t JP h a r m,２０１５,４８５(１/２):３２９Ｇ３４０．[２９]J a n g aK Y,T a t k eA,B a l g u r i SP,e t a l．I o nＧs e n s i t i v e i n s i t uh yd r o ge l s o fn a t a m y c i nb i l o s o m e sf o r e n h a n c e da n d p r o l o ng e do c u l a r ph a r m a c o t h e r a p y:i nv i t r o p e r m e a b i l iＧt y,c y t o t o x i c i t y a n di nv i v oe v a l u a t i o n[J]．A r t i fC e l l s N a n o m e dB i o t e c h n o l,２０１８,４６(s u p１):１０３９Ｇ１０５０．[３０]蔡㊀铮,侯世祥,赵斌斌．结冷胶在药剂学中的应用[J]．中国医药工业杂志,２００８,３９(６):４６０Ｇ４６３．[３１]K o JW,C h o iW S,K i mJ,e t a l．S e l fＧa s s e m b l e d p e pＧt i d eＧc a r b o n n i t r i d e h y d r o g e l a s a l i g h tＧr e s p o n s i v e s c a f f o l dm a t e r i a l[J]．B i o m a c r o m o l e c u l e s,２０１７,１８(１１):３５５１Ｇ３５５６．[３２]S t u a r tW,K e v i nH,G a r y O,e t a l．P h o t o c u r a b l e h y d r oＧg e l i m p l a n t s f o r t h e e x t e n d e d r e l e a s e o f b e v a c i z u m a b f o rt h e t r e a t m e n to fa g eＧr e l a t e d m a c u l a rd e g e n e r a t i o n[J]．I n v e s tO p h t a m o lV i sS c i,２０１４,５５(１３):４７１．[３３]L i uS,Y e oDC,W i r a j aC,e t a l．P e p t i d ed e l i v e r y w i t h p o l y(e t h y l e n e g l y c o l)d i a c r y l a t e m i c r o n e e d l e st h r o u g h s w e l l i n g e f f e c t[J]．B i o e n g T r a n s l M e d,２０１７,２(３):２５８Ｇ２６７．[３４]T y a g i P,B a r r o sM,S t a n s b u r y JW,e t a l．L i g h tＧa c t i v aＧt e d,i n s i t u f o r m i n gg e l f o r s u s t a i n e d s u p r a c h o r o i d a l d eＧl i v e r y o fb e v a c i z u m a b[J]．M o lP h a r m,２０１３,１０(８):２８５８Ｇ２８６７．[３５]d eB a t i s t aR A,E s p i t i aPJP,Q u i n t a n s JDSS,e t a l．H y d r o g e l a sa na l t e r n a t i v es t r u c t u r e f o r f o o d p a c k a g i n gs y s t e m s[J]．C a r b o h y d rP o l y m,２０１９,２０５:１０６Ｇ１１６．[３６]D uX,Z h o uJ,S h i J,e t a l．S u p r a m o l e c u l a rh y d r o g e l aＧt o r s a n dh y d r o g e l s:f r o ms o f tm a t t e r t o m o l e c u l a rb i oＧm a t e r i a l s[J]．C h e m R e v,２０１５,１１５(２４):１３１６５Ｇ１３３０７．[３７]Z h a n g Z,Y uJ,Z h o uY,e t a l．S u p r a m o l e c u l a rn a n o f iＧb e r s o fd e x a m e t h a s o n ed e r i v a t i v e s t of o r m h y d r o g e l f o rt o p i c a l o c u l a r d r u g d e l i v e r y[J]．C o l l o i d s S u r f BB i o i n t e rＧf a c e s,２０１８,１６４:４３６Ｇ４４３．[３８]L iX,W a n g Y,Y a n g C,e t a l．S u p r a m o l e c u l a rn a n o f iＧb e r s o f t r i a mc i n o l o n ea c e t o n id ef o ru ve i t i st h e r a p y[J]．N a n o s c a l e,２０１４,６(２３):１４４８８Ｇ１４４９４．[３９]李㊀旋,蒋㊀瑶,谢千秋,等．超分子水凝胶材料研究进展[J]．应用化工,２０１９,４８(５):１１４０Ｇ１１４５．[收稿日期㊀２０２０Ｇ０６Ｇ０５]９１１巴楚医学㊀２０２１年第４卷第１期㊀B A C H U M E D I C A L J O U R N A L,２０２１,V o l ４,N o １。

壳聚糖基水凝胶在眼科领域的应用进展作者：乔雪松韩宝芹来源：《科教导刊·电子版》2017年第09期摘要壳聚糖作为一种具有优良生物学性质的天然粘多糖，在生物医药领域有广泛地应用，是一种非常具有潜力的生物医用材料。

本文就壳聚糖及其衍生物基水凝胶在生物医药领域及其在眼科领域的应用进展做一简要介绍。

关键词壳聚糖水凝胶眼科中图分类号：R318 文献标识码：A1壳聚糖及其衍生物甲壳素（Chitin）又称几丁质，是一种自然界中分布非常广泛的氨基多糖，是由乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖单体通过€%[-1 ， 4糖苷键聚合而成，甲壳素大量存在于节肢动物虾、蟹、昆虫等的外骨骼中，还存在于某些菌类、藻类的细胞壁中，其在自然界具有巨大的存量。

壳聚糖（Chitosan）是甲壳素在碱性条件下加热或者通过酶解作用实现脱乙酰化得到的豍，也是唯一天然存在的碱性粘多糖。

壳聚糖在体内具有优良的生物相容性，被广泛应用于医药、食品、生物材料等领域。

壳聚糖不溶于水，可通过化学合成对壳聚糖进行改性来改善其溶解性，拓宽壳聚糖的应用范围。

羧甲基壳聚糖（CMCTS）和羟乙基壳聚糖（HECTS）是两种研究最为广泛的壳聚糖衍生物。

2壳聚糖基水凝胶壳聚糖基水凝胶是以壳聚糖或其改性衍生物为基质材料，通过交联作用改变壳聚糖分子内结构，形成的三维网状凝胶物质。

根据壳聚糖衍生物具有的不同性质可以通过pH、温度、光的改变来进行交联反应，不同的交联手段是与其分子中所含有的敏感性基团相对应的，因此可把壳聚糖基水凝胶大体分为：pH敏感性壳聚糖水凝胶、温敏性壳聚糖水凝胶和光敏性壳聚糖水凝胶。

2.1壳聚糖基水凝胶在眼科领域的应用2.1.1眼内药物载体载药微球是目前药物缓释研究的一个热点，微球载药具有较高的包封率，可增强药物的缓释时间。

Katiyar豎等利用原位成胶的壳聚糖纳米微粒搭载多佐胺的方法，来提高多佐胺对青光眼治疗的生物药效性和疗效。

微球大小为164nm，载药的包封率和载药量最高可达到98.1%和19.7%。