基于聚丙烯酰胺-淀粉水凝胶纳米复合材料与石墨烯量子点的pH响应型槲皮素靶向递送系统在脑肿瘤治疗中的开发与评价

为解决血脑屏障(BBB)限制药物递送效率的难题，研究人员开发了由聚丙烯酰胺(PAM)、淀粉(S)和石墨烯量子点(GQDs)组成的pH敏感型水凝胶纳米复合材料，采用双乳液法(W/O/W)负载抗癌药物槲皮素(QC)。该载体展现出89%的封装效率和48%的载药率，在肿瘤微环境(pH 5.4)中96小时药物释放率达97%，较生理环境(pH 7.4)提升46%。MTT实验证实其对正常细胞(L929)毒性降低13%，对胶质瘤细胞(U-87 MG)抑制率提高7%，为脑癌靶向治疗提供了创新解决方案。

　　

脑肿瘤治疗领域长期面临血脑屏障(BBB)的天然防御机制挑战，超过400 Da的分子难以穿透，导致化疗药物递送效率低下。胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的中枢神经系统肿瘤，五年生存率不足5%，现有疗法如放疗和化疗存在严重副作用。天然多酚化合物槲皮素(QC)虽具抗癌潜力，却受限于水溶性差和BBB穿透力弱。针对这一困境，研究人员创新性地将合成聚合物聚丙烯酰胺(PAM)、天然多糖淀粉(S)和零维碳材料石墨烯量子点(GQDs)结合，构建了新型pH响应型纳米载药系统。

研究采用双乳液法(W/O/W)制备PAM/Starch/GQDs@QC纳米载体，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证组分间氢键作用，X射线衍射(XRD)显示复合材料从半结晶态转为非晶态。动态光散射(DLS)测得粒径134.16 nm，zeta电位+53.3 mV保障胶体稳定性。场发射扫描电镜(FE-SEM)观察到42.68-58 nm的球形颗粒形态。

3.1 FTIR评估证实聚合物间存在C=O与NH₂的分子相互作用，3263-3632 cm^-1宽峰提示羟基与酰胺基形成氢键网络。3.2 XRD分析显示GQDs的加入使PAM/Starch在2θ=31.58°和45.4°出现尖锐衍射峰，结晶度提升有利于载药稳定性。3.3 形态与尺寸评估中0.28的多分散指数(PDI)表明颗粒分布均匀，正电荷表面增强BBB穿透能力。

3.4 载药性能数据显示GQDs使载药率提升14.5%，归因于其巨大比表面积和π-π堆叠作用。3.5 释放动力学符合Korsmeyer-Peppas模型(R2=0.999)，释放指数n=0.4941揭示非Fickian扩散机制。3.6 体外释放在96小时内实现肿瘤环境(pH 5.4)97%的累积释放，显著高于生理环境(pH 7.4)的51%。3.7 MTT实验显示载药系统使U-87 MG癌细胞存活率降至56%，较游离QC提升7%抑瘤效果，同时L929正常细胞存活率达95%，毒性降低13%。

该研究突破性地整合了合成与天然聚合物的优势：PAM提供机械强度，淀粉赋予生物降解性，GQDs增强BBB穿透和药物负载。通过物理交联而非化学交联的策略，避免了传统引发剂(如APS/TEMED)的细胞毒性风险。双乳液法制备的核壳结构实现QC的缓控释放，其酸性响应特性源于GQDs表面羧基在低pH下的质子化作用。相较于文献报道的CS/CMC/GQDs/ZnO载体(Ostovar等, 2023)，本系统释放速率提升5%，且首次证实PAM-Starch组合在脑靶向递送中的协同效应。

未来研究可探索该载体负载其他化疗药物(如替莫唑胺)的潜力，或通过表面修饰转铁蛋白受体靶向配体进一步增强BBB穿透效率。动物实验将验证其体内分布和器官毒性，而磁共振成像(MRI)可实时追踪GQDs的肿瘤蓄积情况。这项研究为克服"脑给药困境"提供了范式转变，其模块化设计理念可扩展至其他难治性中枢神经系统疾病的治疗。