pH 响应性水合与溶胀的纯净及交联明胶气凝胶：开启口服药物递送新征程

为解决生物聚合物气凝胶在药物递送应用中对药物释放动力学控制及提高难溶性药物生物利用度等问题，研究人员开展明胶气凝胶相关研究。结果表明明胶气凝胶是 pH 敏感的口服药物递送良好候选材料，对医药领域意义重大。

　　在现代医学领域，药物递送系统的优化一直是科研人员关注的重点。传统的药物递送方式存在诸多问题，比如对于一些难溶性药物，其在体内的溶解和释放效率较低，导致生物利用度不高，难以充分发挥药效。而气凝胶作为一种新型的多孔材料，近年来在药物递送领域展现出巨大的潜力。它具有高孔隙率、低密度、大比表面积等优异特性，能够为药物提供良好的载体环境。但目前对于气凝胶在药物递送中的应用研究仍有许多未知，尤其是如何精准控制药物的释放，以及气凝胶与药物之间的相互作用机制等问题亟待解决。在这样的背景下，来自国外研究机构的研究人员开展了一项关于明胶气凝胶的研究，相关成果发表在《Applied Surface Science Advances》上。

研究人员为了深入探究明胶气凝胶在药物递送方面的性能，采用了多种关键技术方法。他们运用扫描电子显微镜（SEM）观察气凝胶的微观形态，利用 N₂吸附 - 脱附孔隙率测定法分析气凝胶的孔隙结构，借助固态核磁共振（ssNMR）和红外光谱（IR）技术表征气凝胶的化学结构，通过小角中子散射（SANS）研究气凝胶的纳米级结构，还使用 NMR 弛豫测量法探究气凝胶的纳米级水合和润湿机制。

研究结果方面：

• 化学结构表征：通过 IR 光谱，在纯净及交联明胶气凝胶光谱中识别出多肽特征吸收带，但未观察到与戊二醛（GTA）反应产物对应的明显峰。固态 NMR 中，¹³C CPMAS 光谱因峰重叠未检测到交联，不过¹H - MAS NMR 光谱显示交联后相关质子峰变化，证实了交联引起的分子结构变化。
• 微观形态与孔隙结构：SEM 图像显示纯净和交联明胶气凝胶均呈现均匀的准纤维形态，表面光滑无缺陷。N₂吸附 - 脱附孔隙率测定表明所有气凝胶都属于介孔材料，且交联气凝胶与纯净气凝胶在孔隙结构上存在差异，如孔径分布更窄等。SANS 测量则发现不同气凝胶在纳米级初级结构单元上无显著差异。
• 力学性能：压缩测试显示气凝胶在压缩应力下呈现典型的变形阶段，且杨氏模量随交联剂含量增加而增加，表明交联成功增强了明胶网络，同时气凝胶具有较高的抗压强度。
• 水合与溶胀性能：水吸收实验表明非交联明胶气凝胶水吸收和溶胀最高，交联程度越高，水吸收越低。且在酸性条件下，气凝胶的体积变化和水吸收最高，同时发现水化速率与样品大小无关。NMR 弛豫测量进一步揭示了水在气凝胶中的不同存在状态和相互作用机制，在酸性条件下，明胶骨架会部分溶解。
• 药物递送性能：将氯雷他定（loratadine）负载到纯净明胶气凝胶中进行药物释放研究。结果显示，气凝胶在不同 pH 值下对药物释放有显著影响。在酸性条件下，气凝胶对药物释放影响较小；在近中性 pH 值下，气凝胶能有效延缓药物释放，这表明明胶气凝胶是一种多功能的 pH 敏感型药物递送系统，适合用于口服药物递送。

研究结论和讨论部分指出，明胶和交联明胶气凝胶可通过溶胶 - 凝胶法制备，戊二醛能有效交联明胶，超临界 CO₂萃取可获得高孔隙率气凝胶。这些气凝胶具有独特的结构和性能，其力学强度、水化性能与结构密切相关。在药物递送方面，气凝胶对氯雷他定的释放表现出 pH 依赖性，在模拟胃液和肠液环境中展现出不同的释放特性，为提高难溶性药物的生物利用度提供了新的途径。这一研究成果对于推动生物聚合物气凝胶在医药领域的实际应用具有重要意义，有望为未来的药物研发和临床治疗带来新的突破和变革 。