聚丙烯酰胺/果胶/二氧化钛纳米复合水凝胶的合成及其pH响应性姜黄素递送系统的性能评估

本研究针对癌症治疗中药效低、副作用大的难题，开发了一种基于聚丙烯酰胺(PAM)/果胶(Pec)/二氧化钛(TiO2)的pH敏感型纳米载体(PAM/Pec/TiO2@Cur)，采用W/O/W双乳液法成功封装抗癌药物姜黄素(Cur)。通过FT-IR、XRD、FE-SEM等技术证实其结构稳定性，DLS显示平均粒径171.25 nm，Zeta电位达+41.76 mV，载药率(LE)和包封率(EE)分别达48%和90%。体外释放实验显示酸性环境(pH 5.4)下96小时释药率达96.25%，显著高于生理pH(57%)。MTT实验证实该载体对A549肺癌细胞的抑制率(51%)优于游离Cur(35%)，且对正常L929细胞毒性更低。该研究为靶向抗癌药物递送提供了新型解决方案。

　　

癌症治疗领域长期面临化疗药物靶向性差、毒副作用大的挑战。以肺癌为例，2020年全球死亡病例达170万，传统疗法因缺乏选择性常损伤正常组织。姜黄素(Curcumin, Cur)虽具多重抗癌机制，但其水溶性差、生物利用度低(<5%)严重制约疗效。针对这一瓶颈，研究人员开发了基于聚丙烯酰胺(polyacrylamide, PAM)水凝胶、天然多糖果胶(pectin, Pec)和二氧化钛(titanium dioxide, TiO₂)纳米颗粒的智能递送系统，通过肿瘤微环境pH响应实现精准释药。

研究采用W/O/W双乳液法构建纳米载体，以黑籽油为油相，Span-80为乳化剂。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)验证了组分间氢键相互作用，X射线衍射(XRD)显示TiO₂的锐钛矿晶型特征峰(25.5°和48.25°)。场发射扫描电镜(FE-SEM)显示载体呈58-100 nm的球形结构，动态光散射(DLS)测得水合粒径171.25 nm，多分散指数(PDI)0.34表明分布均匀。Zeta电位+41.76 mV证实体系稳定性，这归因于Pec的羧基电离和Span-80的空间位阻效应。

药物负载研究显示，TiO₂的加入使载药率(LE)从37%提升至48%，包封率(EE)从65%跃升至90%，这得益于TiO₂表面Ti-O基团与Cur酚羟基的氢键作用。体外释放动力学表明，pH 5.4条件下96小时累积释药量(96.25%)是生理pH(57%)的1.7倍，Korsmeyer-Peppas模型拟合最优(n=0.6852)，揭示非Fickian扩散机制。这种pH敏感性源于Pec羧基质子化引起的静电排斥和PAM酰胺键酸性水解的双重作用。

细胞实验证实载体的生物安全性：空白载体对A549和L929细胞的存活率>90%，而载药纳米载体使A549存活率降至49%，显著低于游离Cur组(65%)。值得注意的是，对正常L929细胞，纳米载体组存活率(94%)高于游离药物组(86%)，证明其减毒效果。这种选择性杀伤源于：①纳米载体通过增强渗透滞留效应(EPR)在肿瘤组织富集；②酸性环境触发药物暴释；③TiO₂在肿瘤细胞内产生可控活性氧(ROS)增强疗效。

该研究创新性地将食品级成分(Pec)、生物相容性聚合物(PAM)与光催化材料(TiO₂)结合，通过绿色工艺构建了高效载药系统。相比文献报道的Fe₃O₄基载体(48小时释药率48%)，本体系释药效率提高一倍。未来研究可探索：①体内药效学评价；②表面修饰靶向配体(如叶酸)；③联合光动力疗法增强疗效。这项工作为开发低成本、低毒性的抗癌纳米制剂提供了新思路，相关成果发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》。