聚乙二醇-海藻酸盐微载体精准递送系统的优化设计与控释特性研究

本研究针对天然药物姜黄素(Cur)水溶性差、生物利用度低等问题，通过中央复合设计(CCD)优化聚乙二醇(PEG)-唾液酸(SA)功能化海藻酸盐微载体制备工艺，获得粒径880±2 μm、载药量90%、包封率91%的控释系统。该体系通过PEG-SA增强亲水性及靶向性，实现姜黄素在pH 7.4条件下的长效缓释，为肿瘤等疾病的精准治疗提供新型递送策略。

　　

在药物递送领域，如何提高疏水性药物的生物利用度一直是重大挑战。姜黄素(Curcumin, Cur)作为具有抗癌、抗炎活性的天然化合物，因水溶性差(<0.1 μg/mL)和快速代谢导致临床疗效受限。传统递送系统存在突释效应、靶向性不足等问题，而聚合物微载体因其可调控的释放动力学和表面修饰潜力成为研究热点。

为解决这一难题，国内研究人员在《Carbohydrate Research》发表研究，创新性地将合成聚合物聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)与天然糖类唾液酸(Sialic acid, SA)偶联，构建功能化海藻酸盐(Alginate)微载体系统。通过中央复合设计(Central composite design, CCD)优化制备参数，获得粒径880±2 μm的均一微球，载药量与包封率分别达90%和91%。体外释放显示，该体系在pH 7.4条件下72小时内实现姜黄素缓释，较游离药物显著延长作用时间。

研究采用三大关键技术：1) 碳二亚胺(DCC)催化酯化反应合成PEG-SA共轭物，通过FTIR验证结构；2) 滴落挤出法制备海藻酸盐微球，以钙离子交联固化；3) 响应面法优化藻酸盐浓度(0.2-1% w/v)、凝固浴组成等关键参数。

【材料与方法】
采用Merck PEG 6000与Apollo Scientific SA为原料，DCC/DMAP催化形成酯键。FTIR在2920 cm^-1(PEG特征峰)和1740 cm^-1(酯键)确认偶联成功。

【建模与优化】
CCD实验设计建立二次多项式模型，揭示藻酸盐浓度与凝固浴钙离子浓度的交互作用对粒径影响最大(p<0.05)。最优条件为0.6%藻酸盐+2% CaCl₂。

【载药特性】
离心法测定载药量显示，PEG-SA修饰使载药效率提升37%，归因于SA与Cur的π-π堆积作用及PEG的空间稳定效应。

【体外释放】
透析袋法(3500 Da)在含0.1% SDS的PBS中测试，微载体组72小时累积释放达85%，而游离药物6小时即完全释放，符合Higuchi扩散模型。

【结论与意义】
该研究首次将PEG-SA作为功能增强剂整合至海藻酸盐微载体，其创新性体现在：1) SA的靶向识别能力可结合肿瘤细胞表面选择素受体；2) PEG-SA通过氢键网络稳定载体结构；3) 酸性pH响应特性为肿瘤微环境递送奠定基础。这种"合成-天然"杂化策略为设计智能递送系统提供新思路，尤其适用于生物利用度差的疏水性药物，在个性化医疗领域具有重要转化价值。