負(fù)載型聚丙烯酰胺類水凝膠的應(yīng)用

朱愛玉

摘 要：負(fù)載型聚丙烯酰胺類水凝膠兼具網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可控、強(qiáng)度好、溫度響應(yīng)性的特點(diǎn)及其所負(fù)載功能物質(zhì)的性能，在藥物輸送與可控釋放、細(xì)胞包覆與組織工程及傷口護(hù)理、催化、響應(yīng)與檢測分離、增加機(jī)械強(qiáng)度等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：負(fù)載型；聚丙烯酰胺類；水凝膠；應(yīng)用

1 概述

負(fù)載了金屬粒子等無機(jī)粒子、藥物或酶等的水凝膠稱為負(fù)載型水凝膠，負(fù)載型聚丙烯酰胺類水凝膠是其中的一個重要分支。聚丙烯酰胺類水凝膠，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可控、強(qiáng)度好、溫度響應(yīng)性等特點(diǎn)，因而成為最常用的合成高聚物載體，負(fù)載型聚丙烯酰胺類水凝膠還兼具其所負(fù)載功能物質(zhì)的性能，因而在藥物輸送與可控釋放、細(xì)胞包覆與組織工程及傷口護(hù)理、催化、響應(yīng)與檢測分離、增加機(jī)械強(qiáng)度等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 應(yīng)用

2.1 藥物輸送與可控釋放

聚丙烯酰胺類水凝膠，尤其聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）類水凝膠，具有溫度響應(yīng)性，在藥物輸送與可控釋放方面具有不可替代的優(yōu)勢。福州大學(xué)程翠等[1]以天然多糖羧甲基殼聚糖和N-異丙基丙烯酰胺制得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠，再通過浸漬使Pt（Ⅱ）負(fù)載至水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，得到負(fù)載鉑類藥物的水凝膠體系，通過測試證明該水凝膠體系生物相容性好，藥物釋放長效且可控，外科手術(shù)時植入腫瘤部位，可達(dá)到提高局部給藥量而不增加毒副作用的目的。美國的艾博特呼吸有限責(zé)任公司、比利時列日大學(xué)、意大利希格馬托制藥工業(yè)公司、中國藥科大學(xué)均對此有所報道[2-5]。

2.2 細(xì)胞包覆、組織工程及傷口護(hù)理

國內(nèi)企業(yè)在細(xì)胞包覆、組織工程及傷口護(hù)理這方面有相對較多的研究。長春吉原生物科技有限公司[6]先通過涂布法或注模法將聚丙烯酰胺親水性高分子聚合物水溶液制成聚丙烯酰胺水凝膠材料半成品，再通過高能射線輻射進(jìn)一步制得聚丙烯酰胺水凝膠材料，最后浸漬，使水凝膠材料負(fù)載銀離子，制得一銀離子水凝膠敷料；測試表明，其生物相容性好，能夠為創(chuàng)面提供濕潤的愈合環(huán)境促進(jìn)創(chuàng)面愈合，還可緩慢釋放銀離子，長時間有效的抑制并預(yù)防創(chuàng)面常見細(xì)菌的生長，可應(yīng)用于各種急、慢性創(chuàng)面及傷口的護(hù)理。杭州國納科技有限公司、山東賽克賽斯藥業(yè)科技有限公司、烏盧魯公司等均對此有所報道[7-9]。

2.3 催化

負(fù)載型聚丙烯酰胺類水凝膠在催化領(lǐng)域的應(yīng)用是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，國內(nèi)高校在這方面都有較多的研究。天津工業(yè)大學(xué)陳莉等[10]利用杯芳烴衍生物和N-異丙基丙烯酰胺共聚制備超分子智能凝膠P[NIPA-co-Calix]，將其負(fù)載鈀催化劑后，用P[NIPA-co-Calix]水凝膠負(fù)載鈀催化劑催化Heck反應(yīng)；實驗表明，P[NIPA-co-Calix]水凝膠中進(jìn)行的有機(jī)反應(yīng)有三個優(yōu)點(diǎn)：智能水凝膠可逆的收縮/溶脹使反應(yīng)物和Pd2+離子均能在凝膠中高度富集，高效催化有機(jī)反應(yīng)；有機(jī)反應(yīng)不需要另外加入溶劑或助溶劑；易回收和再利用。新疆大學(xué)徐世美、南京大學(xué)李正魁、齊魯工業(yè)大學(xué)翟云鴿、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所鄭易安等也都在這方面有所研究[11-12]。

2.4 響應(yīng)與檢測分離

結(jié)合聚丙烯酰胺類水凝膠自身及其所負(fù)載功能物質(zhì)兩者的優(yōu)點(diǎn)，使得負(fù)載型聚丙烯酰胺類水凝膠在響應(yīng)與分離檢測方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。蘇州康磁醫(yī)療科技有限公司[13]先將巰基醇類化合物通過自組裝方式在金片表面形成薄膜，再利用酸酐和羥基的反應(yīng)，在金片表面引入可聚合的雙鍵，最后以丙烯酰胺基苯硼酸為單體，葡萄糖為模板，在金表面合成水凝膠，洗去葡萄糖后，制得基于金表面硼酸類葡萄糖敏感型印跡水凝膠，其可應(yīng)用于葡萄糖的識別、固載、傳感、富集、分離或檢測。格洛伯塞爾解決方案公司、微溫森公司、東華大學(xué)朱美芳等、廈門大學(xué)楊朝勇等、西安交通大學(xué)陳詠梅等也都在這方面有所研究[14-16]。

2.5 增加機(jī)械強(qiáng)度

負(fù)載二氧化硅、二氧化鈦、凹凸棒土、埃洛石等無機(jī)粒子可提高聚丙烯酰胺類水凝膠的強(qiáng)度和比孔面積，提高水凝膠的吸附能力和強(qiáng)度。姚大虎等[17]將氧化石墨烯與丙烯酰胺類單體在水溶液中共聚，制得氧化石墨烯納米復(fù)合有機(jī)水凝膠，氧化石墨烯具有和鋰藻土類似的片層結(jié)構(gòu)，同時其表面具有豐富的羥基和羧基官能團(tuán)，與丙烯酸酰胺有很好的結(jié)合力，可提高水凝膠的強(qiáng)度和力學(xué)性能，同時可克服鋰藻土體系不能使用離子型單體的缺點(diǎn)。國內(nèi)外對此均有報道[18-19]。

參考文獻(xiàn)

[1]一種負(fù)載鉑類藥物的水凝膠體系及其制備方法[P].CN104586821

A，20150506.

[2]Superporous Hydrogels for Heavy-Duty Application[P].US2008089940 A1，20080417.

[3]Active Substance Delivery Systerm Comprising a Hydrogel Atrix and Microcarriers[P].WO2006053836 A1，20060526.

[4]一種無機(jī)熒光量子點(diǎn)-羅明丹復(fù)合塊狀溫敏水凝膠[P].CN1022957

26 A，20111228.

[5]Anionic Hydrogel Matrices with Ph dependent Modified Release as Drug Carriers[P].WO2005094792 A1，20051013.

[6]一種銀離子水凝膠敷料的制備方法[P].CN103623453 A，

20140312.

[7]一種抗菌水凝膠敷料的制備方法[P].CN101664563 A，20100310.

[8]水凝膠護(hù)眼貼敷料及其制備方法[P].CN103893157 A，20140702.

[9]Hydrogel Wound Dressing and Biomaterials Formed in Situ and Their Uses[P]. US2009196936 A1，20090806.

[10]超分子智能水凝膠負(fù)載鈀催化劑的制備及在Heck反應(yīng)中的應(yīng)

用[P].CN102489331A，20120613.

[11]一種吸附重金屬的聚合物水凝膠及其制備方法和應(yīng)用[P].CN102

453187 A，20120516.

[12]一種粒狀水凝膠[P].CN103724633 A，20140416.

[13]一種基于金表面硼酸類葡萄糖敏感型印跡水凝膠及其制備方法[P].CN104148038A，20141119.

[14]Automated Cell Culture System and Process[P].US2013189723 A1，20130725.

[15]一種針對靶標(biāo)的即時定量分析方法[P].CN103913542 A，

20140709.

[16]Hydrogels That Undergo Volumetric Expansion in Response to Changes in Their Environment and Their Methods of Manufacture and Use[P]. US2013274362 A1，20131017.

[17]一種氧化石墨烯納米復(fù)合有機(jī)水凝膠及其制備方法[P]. CN1026

75508 A，20120919.

[18]Powdered Accelerator[P]. WO2012072466 A，20120607.

[19]高強(qiáng)度、溫度敏感的聚合物-氧化石墨烯復(fù)合水凝膠和導(dǎo)電石墨烯復(fù)合水凝膠及其制備方法[P].CN103073665 A，20130501.