pH敏感性可注射型醛基瓜爾豆膠-托普霉素自愈抗菌水凝膠及其性質(zhì)

程 淼,王懷生,程 霜

(1.聊城大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,山東 聊城 252000) (2.聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山東 聊城 252000)

21世紀(jì)以來(lái),微生物感染仍然是一個(gè)難以解決的難題[1],盡管抗生素治療是一種更有效的病原菌控制方法,但由于抗生素穿透性、依從性較差,有一定副毒作用,且被動(dòng)擴(kuò)散的傳統(tǒng)給藥方式限制了抗生素作用的發(fā)揮. 特別是在過(guò)去10年里,濫用抗生素所致的細(xì)菌耐藥性成為影響人類健康的全球性公共衛(wèi)生問(wèn)題,重新出現(xiàn)的病原微生物所致感染性疾病也給研究人員和公共衛(wèi)生體系帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[2],針對(duì)這一極具挑戰(zhàn)性的醫(yī)學(xué)難題,迫切需要開(kāi)發(fā)抗菌新材料和新方法[3]. 一方面,研究人員通過(guò)不斷努力尋求開(kāi)發(fā)具有新作用機(jī)制的新型抗生素和各類抗菌生物材料,以抵抗日益嚴(yán)重的多藥阻滯[4];另一方面,需要優(yōu)化抗生素的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué),改變抗菌素的使用模式,以提高治療效果,降低毒性和產(chǎn)生耐藥性的風(fēng)險(xiǎn). 由于新型抗菌素的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng),難于滿足現(xiàn)實(shí)需求;新型藥物給藥系統(tǒng)(DDSs)具有合適的位點(diǎn)特異性和控制藥物釋放特征,吸引人們使用新型藥物給藥系統(tǒng)等潛在的藥物工具. 對(duì)現(xiàn)有藥物的應(yīng)用拓展進(jìn)行研究有助于克服抗生素耐藥問(wèn)題,因而高分子生物膜、抗菌疫苗、納米材料、水凝膠等生物材料[5]受到了科研人員的青睞.

水凝膠是一類親水性的高分子網(wǎng)絡(luò)體系,物理特性類似于軟組織,有諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域,特別在生物醫(yī)學(xué)用途領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注. 水凝膠具有良好的生物相容性、藥物分散增溶性、靶向藥物輸送和藥物緩釋等特征,可用于靶向遞送藥物和其他生物活性分子的持續(xù)局部長(zhǎng)時(shí)間給藥,達(dá)到控制性治療的目標(biāo)[6-8]. 考慮到生物安全性,相比合成水凝膠,天然材料基質(zhì)水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到了更為廣泛的關(guān)注[9],天然多糖作為一類可再生、環(huán)保、可降解的生物材料,在藥物運(yùn)載應(yīng)用領(lǐng)域備受青睞,大多數(shù)多糖本質(zhì)上是生物相容的,具備靈活的加工性能,可作特定部位靶向性給藥系統(tǒng)天然賦形劑,且部分多糖具有包括光、熱、酶、pH等應(yīng)激響應(yīng)特征,可通過(guò)應(yīng)激觸發(fā)孤立鏈和交聯(lián)鏈的相變,提供在受影響的組織或細(xì)胞中特異性釋放藥物的可能性,并/或使釋放譜適應(yīng)疾病的演變或特定的生理事件,可構(gòu)建對(duì)其作用微環(huán)境應(yīng)激相應(yīng)的智能生物材料,特別是具有自愈功能的多糖水凝膠極具吸引力和應(yīng)用前景[5,10-12].

瓜爾豆膠是一種水溶性中性多糖,來(lái)源于草本抗旱植物豆科植物瓜爾豆(Cyamopsis tetragonolobus)種子,具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn),由線性鏈β-D-(1→4)半乳糖苷(mannopyranosyl)和α-D-(1→6)甘露糖苷(galactopyranosyl)構(gòu)成[13]. 天然瓜爾膠溶于熱水形成高粘度膠體和凝膠結(jié)構(gòu),與其他膳食纖維一樣,對(duì)口腔、胃和小腸中的酶降解有抗性,但對(duì)結(jié)腸中的微生物降解很敏感,這一獨(dú)特特征極其有利于瓜爾豆膠作為功能性藥物生物材料提供靶向藥物運(yùn)載[14]. 本研究利用瓜爾豆膠原料構(gòu)建可注射性pH敏感型水凝膠用作載體運(yùn)載模型抗生素—托普霉素,并考察其流變學(xué)性能以及抗菌效果.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

瓜爾豆膠,購(gòu)自上海生工工程公司,托普霉素,購(gòu)自TCI;NaIO4MTT、乙二醇、Na2HPO4、NaH2PO4購(gòu)自sigmaaldrich,LB瓊脂和LB肉湯培養(yǎng)基購(gòu)自USB,雞Escherichiacoli(E.coli)由動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供,Hep G-2細(xì)胞系購(gòu)自中科院上海細(xì)胞庫(kù). Discovery RH-1流變儀,美國(guó)TA公司;Ti熒光倒置顯微鏡,日本尼康公司;UV-2700紫外可見(jiàn)光光度計(jì),日本島津公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 醛基-瓜爾豆膠的制備

利用高碘酸鹽氧化法制備醛基瓜爾豆膠. 具體為:1.0 g(2.5 mmol)瓜爾豆膠分散于60 ℃的100 mL超純水中配成10 mg/mL的膠液,瓜爾豆膠完全溶解后加入氧化劑NaIO4溶液,混合液不斷攪拌,在室溫下避光反應(yīng)12 h,然后加入競(jìng)爭(zhēng)抑制劑乙二醇2.0 mL繼續(xù)攪拌2 h中和未反應(yīng)的 NaIO4,所得溶液用超純水透析3天(MWCO 8 000～14 000),其間頻繁換水,達(dá)到徹底透析,凍干獲得白色蓬松海綿狀產(chǎn)物,采用三硝基苯磺酸鹽(TNBS)法測(cè)定聚合物中醛基的數(shù)量,以確定瓜爾豆膠的氧化程度.

1.2.2 交聯(lián)水溶膠的制備

將Tobramycin和醛基瓜爾豆膠粉末分別溶于0.1 mol/L的不同pH緩沖液中,在室溫下簡(jiǎn)單混合,渦流震蕩,確保溶液混合均勻,控制醛基瓜爾豆膠中醛基和Tobramycin氨基的不同比例組合,可以制取得到不同的水凝膠.

1.2.3 水凝膠的流變學(xué)性能

凝膠在流變儀上進(jìn)行流變性能測(cè)試,使用的平行板直徑40 mm,由珀耳帖溫控單元控制合適的溫度,間隙:1 000 μm,平板周圍加以低粘度(5 mPa·s)的非揮發(fā)性硅油密封試樣,以減少溶劑蒸發(fā).

為了研究不同配比的醛基瓜爾豆膠對(duì)共價(jià)交聯(lián)水凝膠機(jī)械性能的影響,采用動(dòng)態(tài)流變學(xué)方法對(duì)不同配比的水凝膠進(jìn)行了測(cè)試. 頻率掃描僅在線性粘彈區(qū)(LVE)范圍內(nèi)使用剪切應(yīng)力值進(jìn)行;對(duì)于與角頻率相關(guān)的流變學(xué)實(shí)驗(yàn),在1%應(yīng)變下,角頻率從0.1 rad/s掃到100 rad/s;在1%應(yīng)變和10 rad/s角頻率下進(jìn)行與時(shí)間和溫度相關(guān)的流變學(xué)測(cè)量;在應(yīng)變流變學(xué)中,角頻率為10 rad/s的水凝膠振幅變化范圍為0.1%～1 000%,確定水凝膠處于sol與gel過(guò)渡狀態(tài)附近的臨界點(diǎn).

水凝膠以固定的角頻率10 rad/s測(cè)量,室溫下進(jìn)行應(yīng)變振幅掃描(γ=0.1%～1 000%),確定溶膠-凝膠相變應(yīng)力臨界點(diǎn),通過(guò)對(duì)凝膠的連續(xù)應(yīng)變測(cè)量,研究凝膠的觸變性,流變儀對(duì)其愈合性能進(jìn)行定量評(píng)價(jià):振幅振蕩壓力從微小應(yīng)變(γ=1%,120 s)和大應(yīng)變(γ=400%,120 s)交替連續(xù)掃描,此崩解與復(fù)原過(guò)程重復(fù)多個(gè)周期,以量化水凝膠的自愈能力.

將羅丹明B和亞甲藍(lán)分別染色的兩快水凝膠切成兩半,將不同顏色的半水凝膠小塊拼接在一起,置于室溫下,無(wú)需任何其他干預(yù),用相機(jī)記錄水凝膠表面變化,對(duì)水凝膠自愈能力進(jìn)行定性. 注射實(shí)驗(yàn)通過(guò)26 G針頭的注射器,在室溫下,羅丹明B染色水凝膠被擠壓到盛水玻璃小瓶中,觀察擠出液的形態(tài);通過(guò)流變儀對(duì)剪切應(yīng)力對(duì)粘度的變化進(jìn)行掃描,確定其相關(guān)性,并采用高剪切和低剪切分別對(duì)凝膠進(jìn)行連續(xù)梯度掃描,考察粘度穩(wěn)定性.

1.2.4 水凝膠的體外藥物釋放動(dòng)力學(xué)

為研究水凝膠鍵合的托普霉素釋放特征,取2 mL凝膠置于pH 3.0,5.5,6.8,7.4緩沖液中,37 ℃ 100 rpm恒溫震蕩,在預(yù)定時(shí)間,離心吸取上清,參照文獻(xiàn)[15]測(cè)定上清釋放的托普霉素含量,以托普霉素標(biāo)準(zhǔn)曲線為對(duì)照繪制釋放動(dòng)力學(xué)曲線.

1.2.5 細(xì)胞抗菌能力評(píng)價(jià)

E.coli接種到含LB瓊脂和肉湯培養(yǎng)基中,加入相應(yīng)的凝膠共培養(yǎng)既定時(shí)間,分光光度法測(cè)定細(xì)菌濃度,測(cè)定抑菌圈直徑,評(píng)價(jià)凝膠的抗菌性能,掃描電鏡觀察多聚甲醛固定的干預(yù)前后細(xì)菌形態(tài)學(xué)變化.

1.2.6 細(xì)胞毒力評(píng)價(jià)

HepG-2細(xì)胞接種至含100 μL DMED培養(yǎng)基的12孔板中,細(xì)胞密度為5×103細(xì)胞/孔,培養(yǎng)4 h后,加入相應(yīng)的凝膠抽提物共培養(yǎng),繼續(xù)培養(yǎng)24 h,倒置熒光顯微鏡觀察,比較干預(yù)細(xì)胞和對(duì)照組形態(tài)學(xué)變化,評(píng)價(jià)凝膠的細(xì)胞毒性.

2 結(jié)果與討論

2.1 凝膠形成動(dòng)力學(xué)

以托普霉素和醛基瓜爾豆膠為原料,由于原料中存在醛基和氨基,利用希夫堿反應(yīng)(可逆亞胺鍵)接枝技術(shù),將托普霉素和醛基-瓜爾豆膠溶液簡(jiǎn)單混合,無(wú)需添加任何化學(xué)物質(zhì)和外界應(yīng)激,即可自交聯(lián)形成水凝膠,如圖A所示. 通過(guò)流變學(xué)分析,從存儲(chǔ)模量G′ 和損耗模量G″隨時(shí)間的測(cè)量值相交點(diǎn)得到凝膠時(shí)間,凝膠時(shí)間受原料組份比例調(diào)控,同樣水凝膠模量變化也受這一比例的顯著影響,醛基瓜爾豆膠占比增加導(dǎo)致G′增加,凝膠速度加快,但膠凝時(shí)間過(guò)短,容易形成粘彈性性能較差易碎的非均勻水凝膠,難于實(shí)現(xiàn)靶向運(yùn)載;過(guò)慢的凝膠速度將增加組分泄漏的風(fēng)險(xiǎn),可能導(dǎo)致治療失敗,更有可能因藥物外泄傷及靶位外周組織. 水凝膠的機(jī)械性能是決定水凝膠應(yīng)用領(lǐng)域的重要因素,作為藥物傳遞基質(zhì)水凝膠在提供治療藥物的過(guò)程中需要保持其物理一致性,通過(guò)改變交聯(lián)度,可以達(dá)到水凝膠的目標(biāo)機(jī)械性能,適當(dāng)?shù)呐浔瓤梢詽M足應(yīng)用要求,在A-Guar與tobramycin的配比約為1∶40時(shí),凝膠機(jī)械性能達(dá)到比較理想的狀態(tài)(表1),此時(shí),在此濃度下能形成了理想的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),適合操作的膠凝時(shí)間約92 s(圖1B),有利于臨床給藥,后續(xù)研究以此為例進(jìn)行. 此外,凝膠過(guò)程非常簡(jiǎn)潔,無(wú)需任何額外的添加劑和應(yīng)激,是綠色合成,結(jié)果表明,通過(guò)對(duì)凝膠配方的調(diào)整優(yōu)化,可以控制凝膠的水凝膠模量、凝膠化時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到理想的醛基瓜爾豆膠-托普霉素抗菌水凝膠.

表1 凝膠前體比例對(duì)凝膠時(shí)間的影響
Table 1 Influence of gel precursor ratio on gel time

凝膠號(hào)10 mg/mL托普霉素/mL15%醛基瓜爾豆膠/mL凝膠時(shí)間/sT-Ag(1/80)0.1836T-Ag(1/40)0.1492T-Ag(1/20)0.12212

注:T表示托普霉素,Ag表示30%氧化程度醛基瓜爾豆膠,括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示二者體積比

2.2 水凝膠的形態(tài)學(xué)

水凝膠微觀結(jié)構(gòu)對(duì)于水凝膠功能能夠起決定性作用,發(fā)揮加強(qiáng)高分子水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)整度、提高交聯(lián)結(jié)構(gòu)自由度及發(fā)揮高分子鏈的柔韌性是提高水凝膠力學(xué)性能的3種有效設(shè)計(jì)策略[16],本研究對(duì)水凝膠的截面形貌進(jìn)行了電鏡掃描,如圖2所示,SEM圖像顯示凝膠呈現(xiàn)明顯的連續(xù)多孔的均勻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),水凝膠濃度的增加使孔尺寸相應(yīng)減小,可能因聚合物鏈間距離的減小和交聯(lián)密度的增加所致. 調(diào)節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提高高分子水凝膠力學(xué)性能的有效方法之一,網(wǎng)絡(luò)空隙有助于效應(yīng)分子滲透性進(jìn)入,增強(qiáng)藥物分子的釋放和效應(yīng)分子與敏感鍵的相互作用,使得藥物分子可以在三維網(wǎng)絡(luò)中自由擴(kuò)散,促進(jìn)藥物按照既定模式釋放,實(shí)現(xiàn)預(yù)期治療目標(biāo).

2.3 復(fù)合水凝膠的自愈性能

部分水凝膠存在重構(gòu)能力弱和刺激響應(yīng)較差等缺點(diǎn),構(gòu)建具有某些獨(dú)特性質(zhì),如可自恢復(fù)響應(yīng)性等性質(zhì)的水凝膠具有廣泛的應(yīng)用. 自修復(fù)性能是原位輸送藥物可注射水凝膠的關(guān)鍵參數(shù)之一,自愈能力確保了水凝膠在被外力損壞后仍可以恢復(fù)其內(nèi)在的力學(xué)特性. 具有注射和自愈能力的水凝膠可衍生出多種更安全、更耐用的產(chǎn)品,可構(gòu)建原位上載藥物的多功能可持續(xù)釋放藥物載體,延長(zhǎng)藥物的作用時(shí)間. 本文對(duì)合成凝膠的自愈性能進(jìn)行了研究,目測(cè)法對(duì)水凝膠的自愈性進(jìn)行了評(píng)價(jià):將羅丹明B和溴酚藍(lán)分別染色的兩塊水凝膠切開(kāi),使不同切塊輕輕接觸,在無(wú)任何外界應(yīng)力干預(yù)的情況下,2 h后兩種水凝膠的界面消失,色素相互擴(kuò)散明顯(圖3A1-A3),表明獨(dú)立的兩塊水凝膠完全融合成為一體,形象地證實(shí)了水凝膠的自愈行為. 切口愈合過(guò)程是生理?xiàng)l件下瞬態(tài)網(wǎng)絡(luò)的快速重構(gòu),微觀過(guò)程復(fù)雜,涉及多種物理、化學(xué)反應(yīng),多種因素可能涉及此步驟中,其中醛類與胺類反應(yīng)產(chǎn)物形成的席夫堿鍵的瞬間動(dòng)態(tài)平衡[17],可以認(rèn)為是偽共價(jià)連接,動(dòng)態(tài)亞胺交聯(lián)是提高恢復(fù)率不可或缺的因素之一,凝膠網(wǎng)絡(luò)中亞胺鍵的斷開(kāi)和偶聯(lián)同步發(fā)生,導(dǎo)致水凝膠網(wǎng)絡(luò)中可逆鍵的融合,表觀為凝膠的自愈行為,水凝膠之間的氫鍵簇作用也對(duì)水凝膠網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)重構(gòu)提供力量,為藥物提供更好的保護(hù)[18].

通過(guò)應(yīng)變幅度掃描測(cè)試流變恢復(fù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步量化了水凝膠的自愈合行為,確認(rèn)水凝膠自我修復(fù)能力,隨著應(yīng)變的增加到270%時(shí),G′值急劇增加后又急速下降,G″逐步增大,表明此時(shí)水凝膠網(wǎng)絡(luò)被破壞,掃描發(fā)現(xiàn)溶膠和凝膠狀態(tài)之間的應(yīng)力臨界點(diǎn)為325%. 采用連續(xù)階躍應(yīng)變法量化流變恢復(fù)能力,當(dāng)400%應(yīng)變作用于水凝膠時(shí),由于聚合物網(wǎng)絡(luò)的崩解,G′值從原來(lái)的(98.37±3.68)Pa急劇下降至(35.78±1.97)Pa,而G″值則由(8.15±0.32)Pa增至(47.08±2.19)Pa.然而,一旦應(yīng)變撤除,隨著水凝膠結(jié)構(gòu)的恢復(fù),G′、G″幾乎可以恢復(fù)到原值,多次循環(huán),水凝膠的溶膠(sol狀態(tài))和恢復(fù)行為(gel狀態(tài))交替反復(fù),說(shuō)明水凝膠具有高效、顯著的自愈能力(圖3B).

2.4 復(fù)合水凝膠的可注射性能

為進(jìn)一步考察凝膠的實(shí)用性,本文研究了復(fù)合水凝膠的黏度行為,在恒定溫度、固定頻率和應(yīng)變下對(duì)粘膠進(jìn)行掃描,隨著剪切速率由0.01 s-1增加至200 s-1,黏度逐漸降低(圖4A). 在較大剪切變形條件下,黏度顯著降低,表現(xiàn)出典型的切稀特性,原因是高剪切破壞了凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),這一特性揭示了水凝膠是假塑性流體. 當(dāng)注射器柱塞連續(xù)擠壓水凝膠通過(guò)26G注射器時(shí),凝膠液能順利通過(guò)不銹鋼針而不堵塞(圖4C),說(shuō)明凝膠在注射器內(nèi)承受高應(yīng)力時(shí)已成為溶膠狀態(tài),黏度降至足夠低,可以通過(guò)26G針頭順利流動(dòng). 凝膠的黏度穩(wěn)定性通過(guò)應(yīng)力梯度連續(xù)掃描考察,發(fā)現(xiàn)凝膠黏度與應(yīng)力成顯著負(fù)相關(guān)性,高應(yīng)力對(duì)應(yīng)低黏度,一旦應(yīng)力降低,黏度迅速增加(圖4A),提示所得凝膠為非牛頓流體. 與此同時(shí),從注射后瞬間發(fā)生的凝膠化現(xiàn)象也可以看出,自愈重建過(guò)程非?？?在應(yīng)力消失后,離散水凝膠可以快速重組交聯(lián)網(wǎng)絡(luò). 結(jié)果顯示,該凝膠具有良好的剪切減薄和自愈特性,黏度梯階應(yīng)力掃描試驗(yàn)顯示水凝膠的黏度能經(jīng)受多個(gè)應(yīng)力突變而保持良好狀態(tài)(圖4B),與之前考察的連續(xù)梯度應(yīng)力掃描結(jié)果相一致,表明該凝膠作為可注射藥物上載材料非常適合于將靶藥運(yùn)載至難以抵達(dá)的部位,這些特性為水凝膠微創(chuàng)術(shù)運(yùn)載藥物提供了一種現(xiàn)實(shí)可行性,由于其快速的原位膠凝特性,可以顯著增加疾患靶向治療的成功率.

2.5 水凝膠的pH敏感性

2.6 水凝膠的體外抗菌活性

抗生素多糖水凝膠是一種優(yōu)秀的生物醫(yī)學(xué)材料,受到了廣泛的親睞,抗菌材料的抑菌性能是其最重要性能,在細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程依賴細(xì)菌微環(huán)境應(yīng)激響應(yīng)的抗菌材料具有廣闊的應(yīng)用前景[19],微生物生長(zhǎng)過(guò)程消耗大量的碳水化合物并促進(jìn)其原生質(zhì)酸化,產(chǎn)生酸性分泌物,使得微環(huán)境pH值降低,隨著細(xì)菌的增殖,積累的分泌物使其所處微環(huán)境的pH值進(jìn)一步下降,以致酸度足以觸發(fā)席夫堿水凝膠的亞氨基鍵斷裂,促進(jìn)酸敏性凝膠內(nèi)涵藥物釋放. 本文以革蘭氏陰性菌—大腸桿菌為模型菌,對(duì)復(fù)合水凝膠的抗菌特性和抗菌效果進(jìn)行評(píng)價(jià),系列質(zhì)量水凝膠浸入濃度為1×105CFU/mL的細(xì)菌懸液中,恒溫振蕩培養(yǎng)過(guò)夜,在既定的時(shí)間評(píng)判培養(yǎng)液光濁度,以量化相關(guān)性,結(jié)果顯示陰性對(duì)照中培養(yǎng)大腸桿菌時(shí)濁度急速增加,相比而言,當(dāng)細(xì)菌接種到含復(fù)合水凝膠培養(yǎng)基中,濁度變化緩慢,細(xì)菌增殖受阻,如圖6A所示,結(jié)果證實(shí)水凝膠呈現(xiàn)較強(qiáng)的抑菌效果.

通過(guò)測(cè)定抑菌圈(ZOI)的擴(kuò)散寬度進(jìn)一步證實(shí)凝膠對(duì)大腸桿菌的抑菌效果,如圖6B所示,在平板內(nèi)可以觀察到生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象,陰性對(duì)照中出現(xiàn)較小的ZOI,含藥凝膠組中,可以觀察到相當(dāng)寬的抑菌圈,從抑菌圈看,凝膠對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的抑制作用也是濃度依賴性的,相同藥物濃度的水凝膠質(zhì)量越大,抑菌圈越大,與濁度研究結(jié)果一致.

2.7 水凝膠對(duì)大腸桿菌細(xì)胞形態(tài)的影響

用掃描電鏡(SEM)分析了大腸桿菌細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化,大腸桿菌細(xì)胞經(jīng)過(guò)水凝膠的處理后,細(xì)胞外表面不規(guī)則褶皺、碎裂、收縮,產(chǎn)生受損細(xì)胞及細(xì)胞碎片,如圖7A所示,然而,對(duì)照細(xì)菌細(xì)胞呈現(xiàn)規(guī)則、光滑、飽滿的桿狀形態(tài),大小一致,如圖7B. 這些結(jié)果與生長(zhǎng)抑制研究結(jié)果明顯一致,說(shuō)明水凝膠對(duì)大腸桿菌具有較好的抑制作用.

2.8 體外細(xì)胞活力評(píng)價(jià)

細(xì)胞毒性是設(shè)計(jì)構(gòu)建注射水凝膠給藥系統(tǒng)必須要考慮的因素之一,細(xì)胞存活率的評(píng)估對(duì)于任何臨床應(yīng)用的生物材料都極其重要,本文用不同濃度的含藥物水凝膠與HepG-2細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng),評(píng)估不同濃度水凝膠對(duì)細(xì)胞生存率影響,結(jié)果顯示,即使在更高濃度的5 mg/mL凝膠提取物作用下,細(xì)胞的存活率也高于90%,這表明凝膠作為藥物傳遞系統(tǒng)自身基本上沒(méi)有細(xì)胞毒性,不會(huì)損傷機(jī)體組織,是一種較為理想的藥物載體.

3 結(jié)論

本研究利用席夫堿反應(yīng)這一快速可逆的動(dòng)態(tài)化學(xué)反應(yīng)接枝氧化瓜爾豆膠和托普霉素制備了一種可降解的環(huán)保低毒抗菌水凝膠,凝膠具有良好的可注射性和自愈性等流變學(xué)性能,可實(shí)現(xiàn)原位靶藥,同時(shí),凝膠呈現(xiàn)明顯的pH敏感性,能為病原菌酸性微環(huán)境所降解,長(zhǎng)時(shí)間緩釋托普霉素,在病灶部位維持足量的藥物濃度,能達(dá)到清除感染部位病原微生物的目標(biāo),且水凝膠具有良好的細(xì)胞親和性,對(duì)機(jī)體組織無(wú)損傷,是一種良好的抗生素載體,可用于病原菌所致的感染治療.