活性氧响应性释药水凝胶的构建及其性能研究文献综述

 2022-12-25 12:26:36

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

  1. 研究的主要目的和意义:

在生物体内,许多疾病的病理进程都与活性氧(reactive oxygen species,ROS)表达异常升高相关[1]。活性氧( ROS)是体内一类氧的单电子还原产物,是电子在未能传递到末端氧化酶之前漏出呼吸链并消耗大约2 %的氧生成的,包括氧的一电子还原产物超氧阴离子(O2·-)、二电子还原产物过氧化氢(H2O2)、三电子还原产物羟基自由基(·OH)以及一氧化氮等。ROS 的产生主要是线粒体由状态Ⅲ向状态Ⅳ转换中高氧的环境和高还原态的呼吸链使大量电子漏出并还原氧分子而形成。

ROS的过度生成,与ROS缓冲系统的功能障碍相关,会导致慢性疾病的发展。因此,ROS的慢性释放参与许多疾病的发病。而且,ROS生成过量诱导生物分子的氧化损伤,进而导致衰老、癌症和许多其他疾病。ROS已经参与100多种疾病的发生,包括威胁人类健康的重大疾病癌症、心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病(如帕金森病和阿尔茨海默病)、获得性免疫缺陷综合征、中风和衰老的发生[2]

让药物特异性地在发病组织中富集并释放是肿瘤治疗的关键,在药物递送系统中常常利用肿瘤组织或细胞独特的化学环境,快速、选择性地释放药物[3]。正常细胞在新陈代谢过程中,不断生成ROS的同时也存在对抗ROS的机制,它们相互作用,维持机体氧化与抗氧化的一个相对平衡状态;而发病组织中氧化还原失衡,表现出细胞内ROS水平的升高以及抗氧化酶活性的降低[4,5]。因此ROS可以作为在该组织内特异性释药的一个“开关”,以此开发一种ROS响应递药载体,其能够在在ROS丰富的发病组织中发生降解,释放出药物进行安全、高效、地药物递送[6]

透明质酸(hyaluronic acid, HA)具有亲水性强、无毒、可降解及生物相容性好等优点,它作为阴离子型天然可降解生物聚合物,具有可修饰的羟基和羧基功能基团,是较完美的药物载体材料。水凝胶具有特殊的网状结构,具有载药量高、水容量大等优点,可用来作为药物的传递载体。以透明质酸为主要原料制备的透明质酸水凝胶常用于可控药物释放、防术后粘连、软骨支架、角膜支架、黏膜填充剂、组织修复和再生等领域。因此,制备ROS敏感性的透明质酸纳米水凝胶作为抗肿瘤药物的传递系统具有很大的意义[7,8]

本课题以HA为骨架,通过化学修饰对其结构进行改性,并进一步利用点击化学反应(Click chemistry),将其与ROS敏感的小分子连接臂交联形成水凝胶[9]。通过高效率和高精确度的点击反应合成水凝胶,具有快速、模块化以及副反应少等优点,并且能够得到近乎理想的网络结构。Cu(Ⅰ)催化的叠氮-炔之间的环加成(CuAAC)反应作为点击反应的典型代表,已广泛应用于水凝胶的制备。但由于该反应在制备水凝胶的过程中使用了Cu(Ⅰ)催化剂,导致产品易被金属铜盐污染,从而使该反应在其制备领域受到限制。基于此,无铜点击反应,如巯基-烯/炔反应、呋喃/蒽-马来酰亚胺(MI)修饰的Diels-Alder环加成(D-A)反应以及环张力促进的叠氮-炔环加成反应(SPAAC)已经被应用到水凝胶的制备以及功能化方面[10]。构建的载药水凝胶能够响应病灶部位高浓度ROS而发生释放,以实现药物的靶向递送,减少药物的毒副作用,提高生物利用度和稳定性。

  1. 拟研究或解决的问题:

1、了解透明质酸水凝胶的性质

2、功能化透明质酸材料和ROS敏感性小分子交联臂的合成及表征

3、ROS响应型和非响应型水凝胶的构建及表征

4、不同水凝胶ROS响应性释药考察

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