壳聚糖水凝胶双网络结构的构建及其药物控释机理的研究

Compared with the traditional drug delivery, the sustained release drugs can keep the concentration of effective treatment for a long time, and the drags can be delivered at fewer intervals and at lower doses. As the key material for the controlled release drugs, the performance of the drug carrier is particularly important. The project of chitosan hydrogel with double network structure was proposed and designed for the drug controlled release system. The RAFT polymerization will be used to control the structure of first chitosan gel network. And amine on chitosan and aldehyde in copolymer will react to generate the second gel network structure by shiff base. At the same time, a drug controlled release switch will be formed, which is called Water gel door. Further study will be carried on the mechanism of gel network structure and the action of drugs. By controlling the dissociation degree of the shiff base, the opening of the water gel door will be controlled. Protein adsorption resistance will also be researched. This study will enrich the chitosan drug controlled release technology and theory, and provide theoretical guidance for the biological compatibility, accurate release and the design and development of drug protein adsorption carriers.

与传统的常规给药相比，控释类药物可以长期保持有效治疗浓度，减少给药次数，作为控释类药物的关键材料——药物载体的性能就显得尤为重要。本项目提出并设计了壳聚糖双网络结构水凝胶药物控释体系，探索利用RAFT活性聚合制备结构和分子量相对可控的壳聚糖第一凝胶网络，再利用壳聚糖上氨基和共聚物中醛基反应生成凝胶第二网络结构shiff碱键，同时形成一道药物控释的开关——“水凝胶门”。深入研究凝胶网络结构与负载药物之间的作用机制；并通过控制shiff碱键的解离程度，控制水凝胶门的开放程度，掌握凝胶体系控制释放的规律和方法；研究凝胶在不同介质中的杀菌及抗蛋白吸附机理和作用机制。本研究将丰富壳聚糖药物控释技术和理论，同时为生物相容、精准释放以及抗蛋白吸附药物载体的设计和开发提供理论指导。

与传统的常规给药相比，控释类药物可以长期保持有效治疗浓度，减少给药次数，目前全球控释类药品的销售额已突破150亿美元，作为控释类药物的关键材料——药物载体的性能就显得尤为重要。本项目提出并设计了双网络结构水凝胶药物控释体系，主要研究成果有：1、制备了具有分子开关的双网络结构水凝胶，并且以双氯芬酸钠（DCF）为药物模型，对不同溶液处理后的水凝胶的溶胀性能和药物释放进行研究。结果表明，具有分子开关的双网络水凝胶，在模拟肠环境（pH=7.4）的条件下，水凝胶的分子开关处于关闭状态，这对水凝胶所载的药物提供了一定的保护，并减少了药物在该条件下的释放；而在模拟胃环境（pH=1.2）的条件下，水凝胶的分子开关处于打开状态，并且释放介质可以改变水凝胶所载药物的释放机理以提升释放效率。双氯芬酸钠的累计释放率可达70~80％，累计释放时间超过800分钟；2、制备了具有多重响应形状记忆功能的水凝胶。利用巯基-二硫键动态键赋予水凝胶形状记忆性能；将金属络合、巯基-二硫键转换、PVA分子间晶区可逆变化同时引入水凝胶体系中，制备了具有程序性四重形状记忆的水凝胶材料；并且研究了多种刺激下该水凝胶的药物控释性能。3、制备了高强度水凝胶。通过自由基聚合法制备了具有良好的机械性能、导电性能、抗蛋白吸附以及抗菌性能的阳离子型双网络水凝胶。阳离子性聚合物在凝胶网络中形成导电通路，使得凝胶具有良好的导电性能。凝胶作为传感器可对拉伸、弯曲等应变进行快速响应，凝胶的拉伸强度可达到1.05 MPa，断裂伸长率为474.31％。此外，该水凝胶对大肠杆菌显示出优异的抗菌性能，抗菌率达到99％，水解后凝胶显示出稳定的抗蛋白吸附性能。该凝胶在敷料和电子皮肤领域具有潜在应用。