立体复合水凝胶微粒网络的可控构建及其物理特性与药物递送性能研究

本研究通过调控聚乙二醇(PEG)臂长和立体复合聚乳酸(SC PLA)交联结构，系统探究了PEG基水凝胶微粒(HMPs)的构效关系及其在前药递送中的应用。结果表明：短PEG臂更易形成立体复合域，长SC PLA链可提升HMPs热/机械稳定性；交联剂浓度通过影响结晶度实现对阿霉素载药与释放的精准调控，为可注射型颗粒水凝胶设计提供新策略。

　　

在组织工程和药物递送领域，传统块状水凝胶存在力学性能不可调、注射性差等瓶颈。而由离散水凝胶微粒(HMPs)组成的颗粒状支架因其可注射性和模块化设计优势备受关注，但如何精确调控其网络结构以实现性能定制仍缺乏系统研究。针对这一挑战，研究人员在《Biomacromolecules》发表的研究中，创新性地利用聚乙二醇(PEG)和立体复合聚乳酸(SC PLA)的协同作用，构建了性能可编程的HMPs体系。

研究采用差示扫描量热法(DSC)和广角X射线散射(WAXS)分析晶体结构，通过流变学测试评估机械性能，并以阿霉素为模型药物研究释放动力学。样本来源于实验室合成的系列PEG-PLA共聚物，通过微流控技术制备单分散HMPs。

立体复合程度与PEG臂长的构效关系
DSC和WAXS数据揭示：当PEG臂长从5kDa缩短至2kDa时，SC PLA结晶度提升40%，证实短链PEG更利于立体复合域形成。这是由于长PEG链的空间位阻效应会抑制左旋(D-)和右旋(L-)PLA链段的规整排列。

交联长度对稳定性的影响
将SC PLA链段从1kDa增至5kDa时，HMPs的熔解温度(T_m)提高15℃，储能模量(G')提升3倍。分子动力学模拟表明，长SC PLA链能形成更多分子间氢键网络，显著增强材料的热稳定性和抗变形能力。

药物控释性能调控
载阿霉素实验显示：高结晶度组(短PEG+长SC PLA)的72小时累积释放量仅为低结晶度组的60%，突释效应降低至12%。这种差异源于结晶域对药物扩散路径的延长作用，证明通过化学组成设计可实现释放动力学的精确编程。

该研究首次建立了PEG/SC PLA基HMPs的"组成-结构-性能"定量关系模型，其创新性体现在：① 发现PEG臂长与立体复合效率的负相关性机制；② 阐明SC PLA长度与交联网络稳定性的正反馈规律；③ 开发出结晶度依赖的药物控释新策略。这些发现为设计下一代可注射型智能生物材料提供了理论依据和技术路线，在肿瘤局部化疗和再生医学中具有重要应用前景。