pH/还原双重响应性多肽水凝胶的理化性质研究文献综述

 2022-12-28 09:12

开题报告内容:

  1. 课题研究背景

水凝胶( hydrogels) 是一类非常重要的生物材料,是一类由天然或合成高分子经过物理或化学方法交联形成的具有三维网状结构的亲水系统,它能够吸收大量的水分或体液同时以半固体形态存在。凝胶化的机制既可以是侧基之间的物理组装和聚集,也可以是反应性残基之间的可控化学反应。两者协同作用可进一步促进其功能改性。水凝胶的独特结构和良好的生物相容性使得水凝胶成为较好的释药载体材料。

药物缓释系统(Drug delivery system,DDS)是近来发展起来的一种新型的给药系统,是利用对人体无毒、生物相容性好、体内可降解的材料作为载体或介质,以物理吸附或化学吸附的方式与药物结合制成相应的剂型,并通过扩散作用、渗透作用等方式进入人体内,使药物分子以稳定可控的速率、合适的浓度在人体内持续缓慢地释放,从而达到维持药物有效浓度、充分发挥药效、有效治疗疾病的目的。缓释给药的主要优势是能够将患者的血药浓度长时间地维持在相对固定的范围内,避免高频次给药时的血药浓度“峰谷”波动,维持药效同时减少给药的次数和用药量。为了提高载体材料的载药性能及缓释性能,可根据药物分子的化学性能选择不同的药物控释载体,也可改变药物载体的形态结构、粒径大小,或对药物载体的表面进行化学修饰。应用药物缓释系统给药能有效地解决应用传统给药方式易引起人体内局部药物的浓度过大、药物利用率低、毒副作用大及药物半衰期短等问题。水凝胶的疏松多孔结构使其能够装载药物,且其可通过溶胀及智能环境应答等机制来调控药物释放的量与速率,实现药物缓释。另外,水凝胶具有良好的生物相容性,其在被改性修饰后能适应人体内的不同环境。

多肽因其合成和修饰的简便性被广泛地应用于制备复合水凝胶,且多肽可在基因水平上设计序列,通过控制多肽的组成和浓度等因素调节其温度敏感性,进行局部、可控的药物释放,有潜力发展成适用于特殊应用的、可控的药物释放体系。多肽之间的有序聚集可以形成物理交联。多肽可以互补形成基于氢键的聚集作用的beta;-片层结构,再通过更为复杂的二级结构的相互作用而实现凝胶化。特定氨基酸单元的多肽可以通过多肽链间氢键作用形成beta;折叠的平面,平面再通过残基间的静电作用进行堆叠,从而形成特定的三维结构。

多肽上的官能团也可以被用于实现共价交联,例如含有反应性官能团的多肽可以和含有相应反应性官能团的合成高分子进行交联制备水凝胶。多肽和蛋白质独有的生物活性及其结构和功能上的多样性和可调性为生物材料的发展提供了诸多可能,展现出广泛的应用前景。除此之外,多肽凝胶降解时只形成氨基酸, 对机体不会产生不良影响;与化学合成聚合物水凝胶相比,自组装多肽纤维水凝胶具有很高的生物相容当导入机体后,不会引起免疫反应和组织炎症。一些多肽的自组装是在生理环境下发生的,形成的水凝胶能够很容易地在不同环境中传输。水凝胶作为新型的生物材料将在开发创新医药学技术方面发挥越来越重要的作用,如药物的控释技术、细胞治疗新支架的研究、组织工程等。故多肽水凝胶材料在药物领域的应用是我们进行研究和开发的一个很有前景的方向。

但是多肽水凝胶材料在实际应用中仍有一些局限:相对于其他生物材料,如纤维素、壳聚糖等,对多肽材料的研究相对较少;而一些多肽序列的设计需要使用基因工程等方法,但这些技术在经济上不适合大规模批量生产。

  1. 课题研究内容
  2. 课题主要内容

观察pH/还原双重响应性多肽水凝胶的成胶性能,研究不同的多肽种类、不同多肽浓度、不同pH、不同药物浓度等因素对凝胶性质的影响;

通过电镜等手段对多肽水凝胶的二级结构进行研究;

对多肽水凝胶进行流变学测试,以评估凝胶的机械强度和可注射性,进而研究多肽水凝胶在实际载药和局部注射时的应用。

  1. 课题研究目标

对pH/还原双重响应性多肽水凝胶的成胶性能进行评估,研究对其状态及性能产生主要影响的各项因素;测定载紫杉醇多肽水凝胶包封率;观察pH/还原双重响应性多肽凝胶的二级结构;对多肽水凝胶的流变学性质进行检测。

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