可注射的水凝膠給藥系統(tǒng)不僅可以延緩負(fù)載藥物從基質(zhì)中的釋放，而且具有優(yōu)異的生物相容性和類似于細(xì)胞外基質(zhì)的高含水量三維(3D)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為臨床應(yīng)用提供了可能。此外，水凝膠基給藥系統(tǒng)的局部注射可使藥物直接到達(dá)病灶，達(dá)到局部釋藥的效果，從而減少藥物對(duì)機(jī)體的毒副作用，降低疾病治療成本。

近日，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李德強(qiáng)副教授在International Journal of Biological Macromolecules發(fā)表了題為Acylhydrazone-derived whole pectin-based hydrogel as an injectable drug delivery system的研究論文，研究了一系列果膠基可注射水凝膠給藥系統(tǒng)。果膠為原材料大大增加了水凝膠的生物相容性，且酰腙鍵的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也具有很好的生物相容性，這就進(jìn)一步為應(yīng)用于生物體提供了良好的先決條件。該可注射水凝膠材料對(duì)于藥物傳遞系統(tǒng)或者組織工程的細(xì)胞支架也有很好的應(yīng)用前景。另外，該類材料在功能食品等領(lǐng)域也具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

通過(guò)對(duì)果膠主鏈上的鄰羥基結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇性氧化制備出含醛基的氧化果膠（OP）；將果膠鏈上的羧基活化后與己二酸二酰肼反應(yīng)制備出含有酰肼基的果膠（Pec-ADH）；最后，通過(guò)Schiff base反應(yīng)獲得具有自修復(fù)性和pH響應(yīng)性的可注射水凝膠材料，并將其用于藥物遞送（圖1 A-D）。用1H NMR、FT-IR和SEM技術(shù)對(duì)制備水凝膠進(jìn)行了化學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)表征。通過(guò)流變學(xué)測(cè)試，證明了所得水凝膠具有優(yōu)秀的自修復(fù)和可注射性能。所得到的水凝膠在蒸餾水中的平衡溶脹率高達(dá)4306.65 %，高于不同pH值下的PBS。在增加溶脹介質(zhì)的pH值時(shí)，所有水凝膠的溶脹率均顯著降低。結(jié)果表明，所制備的水凝膠具有溫度和pH響應(yīng)性。藥物釋放研究表明，5-FU可以持續(xù)釋放12小時(shí)以上，而不會(huì)突然釋放（圖2）。此外，果膠基水凝膠對(duì)L929細(xì)胞具有較高的細(xì)胞相容性，且給藥系統(tǒng)對(duì)MCF-7細(xì)胞系具有較高的抑制作用（圖2）。

圖1 全果膠基可注射水凝膠藥物遞送系統(tǒng)的制備、自修復(fù)以及可注射性能：（A-D）可注射水凝膠的制備及動(dòng)態(tài)修復(fù)示意圖；（D1）宏觀自修復(fù)實(shí)驗(yàn)及機(jī)理；（D2）宏觀可注射性實(shí)驗(yàn)。

圖2 全果膠基可注射水凝膠藥物遞送系統(tǒng)的藥物緩釋性能、細(xì)胞相容性和癌細(xì)胞抑制性能。

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2017級(jí)碩士研究生王舒雅和2021級(jí)瑪麗亞穆姑麗·托胡提為共同第一作者，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)李德強(qiáng)副教授為通訊作者。本研究受到新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金（2021D01A74）、國(guó)家自然科學(xué)基金（32160352）和新疆自治區(qū)天山英才計(jì)劃項(xiàng)目（2021?2023）的資助支持。