通过pH值和磁刺激控制水凝胶载体中染料的释放

《Langmuir》：Controlled Release of Dyes from Hydrogel Cargoes through pH and Magnetic Stimuli

本研究开发了一种双响应水凝胶平台，通过pH和磁刺激协同调控染料释放。集成磁响应水凝胶与磁性流体后，采用液-液封装法制备罗丹明B负载的水凝胶载体。磁激活可突破封装并利用pH变化和磁场诱导结构改变双重机制调控释放动力学，磁响应效率较pH驱动提升一个数量级，为靶向药物递送和自适应生物材料提供了新策略。

　　

能够实现可控、按需释放的刺激响应性生物材料对于下一代治疗递送系统至关重要。我们提出了一种双响应性水凝胶平台，该平台可以调节水凝胶载药中的染料释放，响应因素包括pH值和磁场刺激。通过将磁响应性海藻酸钠水凝胶与铁磁流体结合，我们开发出了智能水凝胶载药，这种载药既能响应生理信号，也能响应外部触发因素。在本研究中，我们采用了液-液包封方法制备了载有罗丹明B染料的水凝胶颗粒。该系统不仅实现了基于pH值的被动扩散释放，还实现了通过磁场增强的主动释放，首次实现了从保护性油基液滴中释放水凝胶载药的双模式调控。在外部磁场作用下，水凝胶载药从包封中释放出来并浸入不同的水环境中，其释放动力学受到pH值依赖性的膨胀/收缩以及磁场诱导的结构变化的影响。研究发现，与仅依靠pH值控制的释放方式（约10^–10 m²/s）相比，加入磁场驱动机制后罗丹明B的有效扩散系数显著提高（约10^–9 m²/s）。这种方法实现了对释放行为的时空控制，为先进、远程可控的靶向药物递送、微创治疗以及自适应生物材料的发展奠定了基础。我们的发现凸显了多刺激响应性水凝胶作为下一代生物医学应用多功能平台的巨大潜力。