改性硅藻基眼用悬浮剂：双氯芬酸钠缓释给药的新型载体策略

眼科药物因泪液冲刷导致滞留时间短、吸收率低，传统剂型仅2%生物利用度。Zanjan大学团队创新性采用铝盐改性硅藻(Diatom)载体负载双氯芬酸钠(Diclofenac sodium)，通过SEM/XRD/FTIR表征证实载药量提升50%，体外释放实验显示8小时缓释效果，细胞实验显示低毒性。该研究为突破角膜给药屏障提供新型生物材料解决方案。

　　

眼科药物递送长期面临"15分钟困境"——由于泪液冲刷和鼻泪管引流，滴眼液中仅约2%药物能渗透角膜，其余98%可能经鼻粘膜吸收引发全身副作用。这种低效给药迫使患者频繁用药，既降低依从性又增加不良反应风险。非甾体抗炎药双氯芬酸钠虽广泛用于眼部炎症，但其水溶性差和快速清除特性更凸显对新型载体的需求。自然界中，单细胞藻类硅藻(Diatom)因其多孔硅质细胞壁(frustules)、高比表面积和可修饰表面，成为药物缓释的理想候选材料。

为验证硅藻载体在眼科应用的潜力，Zanjan University of Medical Sciences的Ramin Ghasemi Shayan团队开展创新研究，通过铝盐化学改性提升硅藻载药性能。研究采用550°C热处理纯化硅藻后，用硫酸铝(Al₂(SO₄)₃·16H₂O)和氢氧化钠(NaOH)溶液进行表面修饰，再吸附双氯芬酸钠构建眼用悬浮剂。通过多尺度表征技术系统评估载体的理化性质与生物学性能。

研究采用扫描电镜(SEM)观察形貌特征，X射线衍射(XRD)分析晶体结构，傅里叶变换红外光谱(FTIR)鉴定官能团，Brunauer-Emmett-Teller(BET)法测定比表面积，差示扫描量热法(DSC)评估热稳定性。体外释放实验采用透析袋法模拟人工泪液环境，紫外分光光度法测定药物浓度。细胞毒性测试选用MDA-MB-231乳腺癌和HEP-G2肝癌细胞系，通过MTT法评估生物相容性。

SEM成像显示改性硅藻(Modia)保持原有多孔结构，载药后孔隙覆盖程度显著高于未改性组(Dia+Dic)，直观证实铝修饰增强载药能力。元素图谱显示Modia+Dic组硫(S)、氧(O)、铝(Al)元素含量增加，其中铝含量提升验证改性成功，硫元素出现证实药物有效负载。XRD谱图中双氯芬钠特征峰消失，表明药物以非晶态分散于硅藻孔隙，有利于溶解速率提升。FTIR检测到羧酸根基团(-COO^-)振动峰，揭示药物与载体通过静电相互作用结合。BET分析显示改性后比表面积下降，证实药物成功填入介孔结构。

热重分析(TGA)显示载药硅藻在180°C开始分解，总失重2.1%与空白载体相当，表明载药不影响热稳定性。DSC曲线中药物熔融峰消失，进一步确认双氯芬钠从晶体转变为无定形态。体外释放实验显示，改性硅藻8小时累计释药68.5%，显著优于未改性组的92.4%突释，符合Higuchi扩散模型。细胞实验证实25-200 μg/mL浓度范围内，改性前后硅藻对两种细胞系的存活率均无显著影响。

该研究创新性地通过铝盐改性策略，将硅藻载药量提升至50%，是传统载体的5倍。多孔结构产生的限域效应延缓药物扩散，8小时缓释特性可大幅减少给药频次。元素分布与FTIR结果共同揭示，铝离子与硅藻表面硅羟基(Si-OH)结合形成新活性位点，通过静电作用捕获双氯芬酸钠的羧酸根。这种"离子锚定"机制突破传统物理吸附的载药极限，为设计高效载体提供新思路。

讨论部分指出，相比聚合物纳米粒等合成载体，硅藻具有天然来源、低成本、优异热稳定性等优势。但研究也存在局限：动物实验缺失使临床转化存在不确定性；未考察泪液蛋白吸附对释药的影响；长期储存稳定性待验证。未来可探索透明质酸涂层等策略延长角膜滞留时间，或拓展用于其他NSAIDs药物的共递送。

这项发表于《BMC Pharmacology and Toxicology》的研究，首次系统论证铝改性硅藻在眼用递送中的适用性。通过跨尺度表征与体外验证，证实该生物材料可实现安全高效的药物缓释，为突破眼科给药瓶颈提供新范式。后续研究需结合在体药效评价和制剂工艺优化，推动其向临床转化应用。