光触发线性聚乙二醇(PEG)水凝胶交联技术增强抗菌药物递送研究

为解决传统多臂PEG水凝胶功能基团受限的问题，研究人员开发了基于光催化线性PEG双马来酰亚胺交联的新型水凝胶体系。通过α-C-H键断裂实现主链修饰，形成可降解交联结构，显著提升封装妥布霉素的抗菌释放效率，为创面治疗提供高效抗菌材料。

　　

在生物医学材料领域，聚乙二醇(PEG)水凝胶因其优异的生物相容性和可调控的物理化学性质，成为药物递送系统的研究热点。然而，传统多臂PEG水凝胶的合成受限于末端功能基团数量，线性PEG的应用长期面临交联困难的技术瓶颈。此外，不可降解水凝胶可能导致药物缓释效率低下，影响抗菌治疗效果。针对这些问题，一项发表于《Biomacromolecules》的研究提出了创新解决方案。

研究团队开发了光触发线性PEG水凝胶交联技术。通过引入双马来酰亚胺(bis-maleimide)基团，在光催化剂作用下选择性断裂PEG主链的α-C-H键，实现主链原位交联。关键技术包括：紫外光催化反应系统、动态共价键交联表征、体外药物释放动力学测试，以及采用铜绿假单胞菌模型的抗菌活性评估。

光触发交联机制
研究发现，在420nm可见光激发下，光催化剂可高效活化PEG链的α-C-H键，使马来酰亚胺基团共价接入主链形成三维网络。X射线光电子能谱证实了C-O键的不稳定性，这为后续可控降解奠定基础。

降解性能与药物释放
动态力学分析显示，交联水凝胶在生理条件下C-O键断裂导致结构解离。与不可降解对照相比，负载妥布霉素(tobramycin)的可降解水凝胶释放率提升2.3倍，48小时累积释放达78%。

抗菌效能验证
采用标准琼脂扩散法检测显示，降解组抑菌圈直径(28.4±1.2mm)显著大于非降解组(18.7±0.8mm)。扫描电镜观察到细菌膜结构在降解组提取液中发生明显破裂，证实了持续药物释放的协同杀菌效应。

该研究突破性地实现了线性PEG的可控交联与降解，其光触发主链修饰策略为生物材料设计提供了新范式。所构建的动态释放系统不仅能增强抗生素局部疗效，还可减少全身给药副作用，对慢性创面感染治疗具有重要临床价值。研究同时揭示了α-C-H键活化在聚合物功能化中的普适性意义，为后续智能递送系统开发奠定理论基础。