温敏性壳聚糖水凝胶

生物可降解温敏性物理交联水凝胶的研究进展作者：朱韵来源：《科学与财富》2020年第09期摘要：随着我国科学技术的不断发展，原位形式的水凝胶相关研越来越成熟，利用PH 值、温度、离子浓度等刺激，使原位诱导凝胶化转变，一般情况下，温敏性凝胶体系具有疏水-亲水两亲性平衡的特点，只通过转变环境溫度就能够诱导凝胶化转变，不需要利用有机溶剂、偶联剂等外界刺激。

关键词：生物可降解;温敏性;水凝胶;研究引言：敏性物理交联水凝胶是一种具有水溶性特点的聚合物，在环境温度发生变化时，能够改变其体积、尺寸以及亲水-疏水性。

从而诱导其产生凝胶化转变，经过研究发现，由于使其发生凝胶化转变的温度，与人体生理温度尤为接近，因此，引发了世界范围内大量学者和专家的研究，本文在相关学者研究的基础上，进一步对生物可降解温敏性物理交联水凝胶的研究进展进行分析，希望能够为后续相关人员提供参考和借鉴。

一、生物可降解温敏性物理交联水凝胶的概念温敏性物理交联水凝胶能够随着温度变化产生提及、尺寸以及亲水性变化，从而发生凝胶化转变，近年来，随着科学技术的不断发展，相关学者和专家对其进行了深入的研究和探讨。

结合相关研究表明，温敏性物理交联水凝胶在发生凝胶变化这一过程中，并未产生任何化学反应，其凝胶化过程中分子链间的铰链是一种物理变化。

与原位形式的水凝胶产生化学反映相比，温敏性物理交联水凝胶不需要通过有机溶剂、偶联剂等外界刺激[1]，只通过环境温度改变就能够发生变相，因此，结合其未来发展可以看出，温敏性物理交联水凝胶在活性细胞封装、组织修复工程等相关领域，具有广泛的应用前景。

一般情况下，生物可降解温敏性物理交联水凝胶是一种两亲性共聚物，主要包括生无可降解的疏水性链段和亲水性链段组成，其中疏水在变化过程中相互作用，能够使BTPCH疏亲水处于平衡状态，如果可降解的疏水性链段较长，此时BTPCH不能溶于水。

而如果可降解的亲水性链段较长，BTPCH升温过程中不会发生凝胶化现象，可降解的疏水性链段包括多肽、壳聚糖等聚合物。

基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：81070842）作者单位：710032西安，第四军医大学口腔医学院牙周科通讯作者：王勤涛　029⁃84776096　E⁃mail ：wqtzym@不同组分壳聚糖温敏凝胶材料理化性能评价臧圣奇　彭博　董广英　王新文　刘敏杰　许杰　王勤涛【摘要】　目的：评价不同组分壳聚糖温敏凝胶材料的理化性能。

方法：先对壳聚糖粉高温高压消毒，然后壳聚糖溶液（0.1mol /L ）和β⁃甘油磷酸钠（β⁃GP ）溶液（1.83mol /L ）分别按照体积比9∶1和7∶1两种配比组分制备壳聚糖温敏凝胶。

通过粘度变化、凝胶时间、溶胀率、降解率、微观结构等观察指标比较2种凝胶的性能差异。

结果：凝胶时间9∶1组为（6.1±0.68）min ，7∶1组为（4.98±0.5）min （P <0.05）；初始粘度9∶1组为（9.95±0.40）Paos ，7∶1组为（9.90±0.36）Paos （P >0.05），终粘度9∶1组为（50.05±1.06）Paos ，7∶1组为（45.25±0.69）Paos （P <0.05）；溶胀率9∶1组为（16.6±0.8）%，7∶1组为（16.9±0.7）%（P >0.05）；含溶菌酶组的降解率（%）明显高于不含酶组（P <0.05），加酶组和不加酶组7∶1组降解均快于9∶1组（P <0.05）。

扫描电镜结果显示9∶1组平均孔径为（1.01±0.62）μm ，7∶1组的平均孔径为（0.79±0.44）μm （P >0.05）。

结论：9∶1配比的壳聚糖温敏凝胶理化性能优于7∶1比例组。

【关键词】　壳聚糖；温敏性；粘度；溶胀率；降解率Physicochemical property of thermosensitivitive chitosan hydrogel materials with different composition ratio ZANG Shengqi ，PENG Bo ，DONG Guangying ，WANG Xinwen ，LIU Minjie ，XU Jie ，WANG Qintao.710032Xi'an ，Department of Periodontology and Oral Medicine ，School of Stomatology ，The Fourth Military Medical Univer⁃sity ，China【Abstract 】Objective ：To compare the physical and chemical properties of thermosensitivitive chitosan hydrogel materials with differ⁃ent composition ratio.Methods ：Chitosan powder was autoclaved at high temperature.The chitosan solusion （0.1mol /L ）and β⁃glycerophosphate （β⁃GP ）solusion （1.83mol /L ）were mixed according to the volume ratio at 9∶1and 7∶1respectively.The two kinds of gel were compared by viscosity change ，gelation time ，swelling ratio ，biodegradation rate and micro⁃structure.Results ：The gela⁃tion time of 7∶1group and 9∶1group was （4.98±0.5）min and （6.1±0.68）min （P <0.05），the initial viscosity were （9.90±0.36）and （9.95±0.40）Paos （P >0.05），the final viscosity （45.25±0.69）and （50.05±1.06）Paos （P <0.05），the swelling ratio（16.9±0.7）%and （16.6±0.8）%（P >0.05），respectively.The degradation rate （%）in the groups containing lysozyme was higher than that in the groups without lysozyme （P <0.05），in 7∶1group was higher than in 9∶1group no matter containing lyso⁃zyme or not （P <0.05）.Scanning electron microscopy showed that the average pore size of both groups was similar （P >0.05）.Conclusion ：The physicochemical property of 9∶1group is superior to that of 7∶1group.【Key words 】　Chitosan ；Thermosensitivity ；Viscosity ；Swell degree ；Biodegradability 中图分类号：Q539　文献标识码：A　doi ：10.3969/j.issn.1001-3733.2012.02.03 壳聚糖是β⁃（1→4）⁃乙酰氨基⁃2⁃脱氧⁃D⁃葡聚糖和2⁃氨基⁃2⁃脱氧⁃D⁃葡聚糖的共聚物。

温敏凝胶的研究进展陈桂添;吴艳婷;时军;张慧迪【摘要】温敏凝胶因具相变特性被作为定点、定时、定量给药载体而成为近年来的研究热点.以＆quot;温敏凝胶＆quot;＆quot;凝胶材料＆quot;＆quot;给药途径＆quot;等为关键词,检索多个数据库,对温敏凝胶的给药途径、用药部位及应用情况等进行综述,为其在生物医药领域的研发及临床应用提供相关参考.【期刊名称】《广东药科大学学报》【年(卷),期】2017(033)004【总页数】5页(P556-560)【关键词】温敏凝胶;载体;给药途径;临床应用【作者】陈桂添;吴艳婷;时军;张慧迪【作者单位】广东药科大学中药学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】R943自田中丰一在1975年发现聚丙烯酰胺因响应温度的变化产生溶胀和收缩功能的温敏特性开始，温敏凝胶便受到了专家和学者的广泛关注[1]。

温敏凝胶(hermosensitive gels)是指以溶液状态给药后，利用高分子材料对外界温度的响应而在用药部位立即发生相转变，由液态转化为非化学交联半固体凝胶的制剂[2]。

应用于温敏凝胶的高分子材料，能随环境温度改变而发生一定的相变，具有最低临界溶解温度(lower critical solution temperature，LCST)，已被应用于注射给药、黏膜给药、直肠给药以及经皮给药等。

因温敏凝胶能随温度的变化而改变自身膨胀-收缩状态来控制药物的释放，故基于温敏凝胶的药物递送系统目前在癌症治疗和组织再生等领域得到广泛应用[3]。

本文对近年来温敏凝胶的凝胶材料分类、给药途径、用药部位及应用情况等作简要综述，为温敏凝胶的开发及临床应用提供相关参考。

按对温度变化的响应，温敏凝胶材料可分为2种类型：①温度低于LCST时凝胶一直呈收缩状态，当温度升高超过LCST时则处于膨胀状态，这种温敏凝胶被称为低温收缩型，如聚丙烯酸(PAA)和聚N,N-二甲基丙烯酰胺(PDMAAm)；②温度高于LCST时呈收缩状态，被称为高温收缩型，如聚异丙基丙烯酰胺[poly(NIPAAm)]。

科技创新　２０１７年第８期ｌ科技创新与应用　医用壳聚糖水凝胶研究进展　

刘璐　（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州５１０５３０）　

摘要：文章主要探讨了医用壳聚糖水凝胶领域的研究情况，具体分析了医用壳聚糖水凝胶在药物释放、医用敷料和组织工程支　架等细分领域的研究现状，收集了近年医用壳聚糖水凝胶的研究成果和发展趋势。　关键词：壳聚糖；水凝胶；组织工程；药物释放；医用敷料　

甲壳素，又被称为几丁质，因其自身含有大量氨基多糖称为唯　一的天然阳离子多糖，主要从甲壳生物的外壳或昆虫的外骨骼中提　取得到。甲壳素为由Ｎ一乙酰一２一氨基一２一脱氧一Ｄ一葡萄糖通过Ｂ一１，４　糖苷键形成多糖，即Ｎ一乙酰一Ｄ一葡萄糖胺的聚糖。壳聚糖是甲壳素　上的氨基的脱乙酰化产物，反应活性和溶解性均比甲壳素强。壳聚　糖在自然界中的含量位列第二位，仅低于纤维素，并且能够实现可　循环利用，是理想的生物医用材料。壳聚糖具有许多优良特性：对环　境无污染，生物相容性和可降解性高，来源广泛，以及具备黏膜黏附　性、抗菌活性等。　水凝胶是由水溶性高分子经过交联后形成的，交联网络结构能　在水中膨胀但会分散，能够保持含水量高但并不溶剂的状态，可以　达到几十甚至几百倍的吸水率，是很强的吸水材料，其中的液体水　被固定于高分子三维网络结果当中，整个水凝胶体系可以保持良好　的稳定性。水凝胶质地柔软，与活体组织质感相近，具有良好的生物　相容性使得它在生物医药领域具有广阔的应用前景，如，可作为药　物缓释材料、蛋白质电泳、隐形眼镜、人造血浆和皮肤、组织填充材　料、组织工程支架等。　壳聚糖水凝胶具有低毒性和高生物相容性，作为智能水凝胶是　还具有ｐＨ或温度的敏感性，并且不影响药物本身的药效发挥，在用　作药物缓释材料、组织工程支架、医用敷料等领域具有良好的应用　前景。［１１　１医用壳聚糖水凝胶药物释放体系　药物释放系统包括有药物固定和药物的控制释放过程，凝胶本　身因其网络结果能够很好的实现药物的存储固定，同时溶胀度的变　化过程能够控制药物的释放速率，还容易在体内降解代谢。因此，水　凝胶在口服、口腔、鼻腔、阴道、直肠、眼部、注射等给药途径具有较　大的应用潜力。　药物释放用水凝胶主要包括温度敏感水凝胶和ｐＨ敏感水凝　胶，对于温度敏感性的凝胶，当处于人体温环境（３７℃）时，凝胶发生　亲水膨胀，网络结构由紧变松，从而释放出药物；对于ｐＨ敏感的水　凝胶，当处于肠道内较高ｐＨ环境中时，凝胶膨胀释放药物，而在ｐＨ　较低的胃环境时并不释放药物，从而避免强酸性胃液对于药物效果　的影响。　Ｄｎｍｉｔｆｉｕ等研究了一种壳聚糖／黄原胶复合水凝胶，通过将黄原　胶与碱性药物复合，并在酸性条件下逐步释放，通过调节壳聚糖的　脱乙酰度，可以对凝胶的理化性质进行调整。天津大学姚康德等将　壳聚糖、明胶和果胶复配并利用戊二醛作为交联剂共交联制备得到　了壳聚糖基凝胶，该水凝胶具有ｐＨ灵敏性可用于药物释放体系，可　作为口服抗酸、治疗胃肠疾患的滞留型控释制剂，可以减少药物突　释造成的毒副作用，并且具有良好的生物相容性和生物降解性能。　中国海洋大学刘成圣［３１等将壳聚糖脂肪酸酯复合物和　，Ｂ一甘油磷　酸钠复配，制备得到温敏水凝胶负载抗肿瘤药物，用于原位注射局　部治疗的药物载体。通过与酯化改性提高了壳聚糖的温度灵敏性和　稳定性，对于肿瘤的治疗具有广阔的应用前景。　２医用壳聚糖水凝胶敷料　水凝胶质地柔软，可以实现与伤口的充分接触，并且能为伤口　提供一个良好的湿润环境，进而促进伤口的愈合。利用壳聚糖水凝　胶制备得到的医用敷料具有柔软、舒适与创面的贴合性好的优点，　并且能够缓解疼痛和抑制出血，同时部分水凝胶还具有抗菌消炎的　功效。此外，在病患伤口的愈合、自身皮肤生长的过程中，壳聚糖水　凝胶敷料能自行降解并被机体吸收，免除了揭除时病人的痛苦，还　会促进皮肤再生，对治疗高热创伤特别有效。　德州海利安生物股份有限公司研究一种医用胶体敷料及其应　用，该敷料主要包括水溶性甲壳素和醋酸氯己定，具有镇痛、抑菌、　抗炎、促进创面愈合、抑制瘢痕增生、提高创面修复质量的作用，对　手术切口、烧伤创面、烫伤创面、溃疡创面的治疗和修复具有显著疗　效。　３医用壳聚糖水凝胶组织工程支架　水凝胶具有三维网络结果，网络中填充有大量水，便于营养物　质和代谢产物的运输，并有助于保护细胞。此外，水凝胶还可以通过　注射方式植入体内，手术创伤小，并在体内环境改变下可以原位胶　凝，由于发生胶凝的条件温和对负载药物的影响较小，是实现生长　因子或药物递送非常适宜的载体材料。因此，水凝胶制备组织工程　支架具有天然的优势。　壳聚糖由于其具有氨基而带有大量正电荷，可以吸引带有负电　的细胞壁，有利于细胞的附着；其降解后的产物具有良好的生物相容　性；此外壳聚糖还具有杀菌、防黏连、维持体内生态平衡等许多功效　协同组织的修复。因此，壳聚糖是制备组织工程支架的优良材料。日　Ｂｉｏ　Ｓｙｎｔｅｃｈ　Ｃａｎａｄａ公司研发了包含有壳聚糖和甘油磷酸二钠　盐的温度响应水凝胶，该水凝胶在室温状态下位液态，在体温附近　成胶，因此可在液体状态下直接注射入所需部位原位成胶。该水凝　胶的制备无需使用有机溶剂和交联剂，可降低凝胶的生物毒性并提　高其生物相容性，可用于药物递送、眼部组织植入、骨或软骨填充材　料并用于组织工程领域。中国人民解放军军事医学科学院基础医学　研究所王常勇等研究了一种基于可注射温敏性壳聚糖水凝胶的组　织工程产品，将壳聚糖、甘油磷酸钠和羟乙基纤维素混合制备得到　可携带促血管生长因子的可注射水凝胶，将水凝胶注射到动物心肌　梗死模型特定区域后观察其修复心肌梗死区域的情况，注射携带生　长因子的壳聚糖水凝胶的实验组明显提高了血管密度，降低了纤维　化程度，存活的心肌数量也有所增加。　４结束语　壳聚糖水凝胶因其具有的生物相容性、抗菌性、温度响应性、ｐＨ　相应性在生物医学领域应用广泛，在上述药物释放、医用敷料、组织　工程支架领域的研究已经取得了实质性的进展。中国在该领域的研　究处于世界领先水平，但在产业化中的推广仍有待加强。　参考文献　［１］舒静，李小静，赵大飙．壳聚糖智能水凝胶研究进展［Ｊ］．中国塑料，　２０１０，２４（９）：６－１０．　ｆ２１孔立红，王洋岗，刘本．壳聚糖温敏水凝胶的制备及体外药物释放　的研究『Ｊ１．湖北中草药大学学报，２０１２，４４（６）：２４—２６．　ｆ３１王玉杰，党奇峰，万辉琴，等．注射型壳聚糖温敏相变复合材料的　制备及性能研究『Ｊ１．功能材料，２０１４，４５（Ｓ１）：１１７—１２１．　『４］王华明，王江．壳聚糖伤１３＇敷料的研究进展ｆＪ］．华南热带农业大学　学报，２００７，１３（２）：４８—５３．　ｆ５】符旭东，郭家平．壳聚糖类水凝胶在组织工程领域的研究进展［Ｊ］．　中国医院药学杂志，２０１０，３０（１５）：１３０８—１３１０．　

水凝胶在医药领域的主要应用李熊（云南大学化学科学与工程·药学院，制药工程）摘要：水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。

由于水凝胶具备高亲水性、渗透性、生物相容性和低摩擦系数，因此水凝胶在医药领域具有广泛的应用前景。

本文介绍了水凝胶在医药领域的一些主要应用及前景。

关键词：水凝胶、医药、应用、制备一、前言水凝胶是以水为分散介质的凝胶。

具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水膨胀的交联聚合物，是一种轻度交联的三维空间高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，吸收大量的水而不溶于水。

凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。

水凝胶除了具备上述优良的应用特性外水凝胶还具备其特殊的环境响应性。

近年来，许多研究表明，水凝胶在一些环境因素，如离子、电场、介质、温度、pH值、光、应力、磁场等变化时，水凝胶的形状、光学、渗透速率等理化性质会随环境因素的变化发生突跃型可逆性的响应。

这一特性，特别是水凝胶在温度及PH影响下发生的响应性变化，已然成为医药领域功能性高分子的一大研究热点。

二、水凝胶在医药领域主要应用2.1药物控释领域水凝胶具备传递药物分子的孔道，并且在不同的生理环境会有不同的响应，适合作为水溶性药物及不抗胃肠道蛋白酶分解药物的载体。

温度敏感型水凝胶是一种随环境温度变化而发生可逆性收缩-膨胀的智能水凝胶，当温度比温度敏感型水凝胶的体积相变温度高或者低时，水凝胶处于收缩或者膨胀状态，在低温时将浸入药物溶液中，水凝胶吸收药物溶液膨胀，在高温时，水凝胶收缩向外挤出药物溶液，使得药物得以定点释放。

为避免药物服用后通过水凝胶的孔道扩散，并且在升温后药物释放速度极快，Hoffman等[1]在水凝胶原料聚合物链上引入疏水基团，温度高于水凝胶的体积相变温度的时候，水凝胶表面收缩形成一层薄而致密的疏水层阻止药物向外释放，当温度低于体积相变温度时，水凝胶膨胀，疏水层也随水凝胶的体积膨胀而消失，药物从而以自由扩散的形式向外恒速释放。