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1、海藻酸鈉水凝膠及在藥物釋放中的應(yīng)用(武漢大學(xué)化學(xué)院2013級研究生)摘要：海藻酸鈉具有良好的生物相容性，pH值敏感性，可在溫和的條件快速的形成水凝膠，水凝膠通常是由親水性或兩親性高分子鏈組成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它能顯著的溶脹于水但是不溶解于水，由于水和凝膠網(wǎng)絡(luò)的親和性，水可能以鍵合水、束縛水和自由水等形式存在于高分子網(wǎng)絡(luò)中而失去流動性，因此納米凝膠能夠保持一定的形狀。它們可以作為一種藥物載體，而且也可以通過鹽鍵，氫鍵或者疏水作用自發(fā)的結(jié)合一些生物活性分子。海藻酸鈉作為藥物載體已被廣泛研究。本文主要對海藻酸鈉的
2、結(jié)構(gòu)與性能、水凝膠的制備與應(yīng)用做簡要概述。關(guān)鍵詞：海藻酸鈉水凝膠釋藥0引言高分子凝膠是由三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子和溶脹介質(zhì)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)可以吸收介質(zhì)而溶脹，介質(zhì)可以是氣體或者液體。以水為溶脹介質(zhì)的凝膠稱為水凝膠[l]。一般情況下，水凝膠同時具有固體和液體的性質(zhì)。比如，水凝膠具有一定的形狀，并可以通過一定的方式改變其形狀，具有固體的性質(zhì)。又比如，在溶脹的水凝膠中，所含有的水分子具有較大的擴(kuò)散系數(shù)，這和液體的性質(zhì)相類似[2]。但是水凝膠所含有的水可以有幾種存在狀態(tài)，如束縛水、自由水等[3]，這又與一般的液體特性不同。
3、同時，水凝膠還呈現(xiàn)出體積相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，即水凝膠的體積會隨著外界的溫度、pH值、離子強(qiáng)度、光、電場強(qiáng)度的變化而變化[4]一般將具有這種相變的水凝膠稱為智能水凝膠。由于這些奇特的性質(zhì)，水凝膠被廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)生、醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域。近年來，由于智能水凝膠在藥物的控制釋放、基因傳送、組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用前景誘人，因此，科學(xué)工作者對智能水凝膠的研究十分活躍。水凝膠根據(jù)來源不同可以分為合成類水凝膠和天然類水凝膠。合成類水凝膠常用的單體有丙烯酸及其衍生物、丙烯酞胺及其衍生物等，合成水凝膠具有較好的穩(wěn)定性，但其生
4、物降解性和生物相容性較差。如常用的丙烯酞胺類物質(zhì)及其衍生物生物相容性較差，且不可降解，還可能會對人體產(chǎn)生毒副作用[5]。這在一定程度上限制了合成類水凝膠在藥物控制釋放中的應(yīng)用。天然類水凝膠的原料主要包括殼聚糖、海藻酸鈉、纖維素、淀粉等。由于這些天然多糖具有較好的生物相容性和生物降解性，同時價廉易得，因此，天然類水凝膠在藥物控制釋放領(lǐng)域更具有優(yōu)勢。本文主要介紹海藻酸鈉的性質(zhì)、由海藻酸鈉制備水凝膠及其在藥物緩控釋方面的應(yīng)用。1海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.1海藻酸鈉的來源海藻酸鈉（Sodiumalginate，Na
5、Alg）又稱褐藻酸鈉，是由褐藻中提取而來的天然多糖，存在于褐藻的細(xì)胞壁中。全世界藻類約有30000余種，總產(chǎn)量400萬噸以上，其中褐藻約占2/3，我國海藻酸鈉工業(yè)生產(chǎn)的主要原料為海帶和野生馬尾藻。1.2海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)海藻酸膠是海藻細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)的主要成分，海藻酸膠分子是由β-D-1,4-甘露糖醛酸和α-L-1,4-古羅糖醛酸兩種單體組成的嵌段線性聚合物。在一個分子中，可能只含有其中一種糖醛酸構(gòu)成的連續(xù)鏈段，也可能由兩種糖醛酸鏈節(jié)構(gòu)成嵌段共聚物[1-5]。兩種糖醛酸在分子中的比例變化，以及其所在的位置不同
6、，都會直接導(dǎo)致海藻酸的性質(zhì)差異，如粘性、膠凝性、離子選擇性等。海藻酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖：（a）M段(b)G段(c)MG交替段圖1海藻酸鈉分子鏈的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)1.3海藻酸鈉的性質(zhì)海藻酸鈉的水溶液具有較高的粘度，已被用作食品的增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑等。海藻酸鈉是無毒食品，早在1938年就己收入美國藥典。據(jù)報道，海藻酸鈉經(jīng)口服后并未產(chǎn)生免疫性反應(yīng)，而且無毒，可生物降解。然而海藻酸鈉注射劑和植入劑的生物相容性仍存在爭議。文獻(xiàn)報道[6]，大部分的商用海藻酸鈉作為藥物載體經(jīng)靜脈注射后會引發(fā)炎癥反應(yīng)，但用電泳技術(shù)純化后，在
7、嚙齒動物體內(nèi)植入3周也不會引發(fā)炎癥。此外，有些報道稱在海藻酸鈉植入物周圍極少或者不會發(fā)生免疫性反應(yīng)。粘性藥物釋放系統(tǒng)是通過增加藥物在病灶部位的停留時間來提高藥物吸收利用率的。研究表明:具有一定電荷密度的聚合物可以作為粘附性載體來使用[7]。電荷密度越大，其粘附性越好。聚陰離子型聚合物的生物粘附性要優(yōu)于聚陽離子型和非離子型聚合物。海藻酸鈉由于含有大量的—COO—，在水溶液中可表現(xiàn)出聚陰離子行為，具有一定的粘附劑，可作為用于治療粘膜組織的藥物載體。海藻酸鈉的pH值敏感性源于海藻酸鈉中的一COO一基團(tuán)，在酸性條
8、件下，一COO一轉(zhuǎn)變成一COOH，電離度大大降低，海藻酸鈉的親水性降低;pH值增加時，一COOH基團(tuán)會不斷地解離，海藻酸鈉的親水性增加。海藻酸鈉小球在低pH值的環(huán)境中對其包裹的藥物的釋放量顯著減少，這對于口服給藥是相當(dāng)有利的。在胃液中，海藻酸鈉會發(fā)生收縮形成致密不溶解的膜，其包裹的藥物不會釋放出來;當(dāng)?shù)竭_(dá)高pH值的腸道時，海藻酸鈉膜會溶解，釋放出所包裹的藥物。然而，對于蛋白質(zhì)藥物，海藻酸鈉的這種pH值依賴性顯示出一定的缺陷。在
