基于羧甲基壳聚糖与Ononis natrix多糖的复合水凝胶制备及其生物活性分子控释研究

研究人员针对天然生物材料机械性能不足、功能单一等问题，通过化学交联羧甲基壳聚糖(CMCh)与Ononis natrix多糖(PS)，开发了pH响应型复合水凝胶。该材料在生理pH(7.4)下表现出增强的溶胀性和药物释放速率，对亲水性抗坏血酸(Aas)和疏水性姜黄素(Cur)分别实现Fickian和非Fickian控释，兼具抗氧化和抗菌活性，为创面治疗和药物递送系统提供了新型可再生生物材料。

　　

在生物医学领域，开发兼具环境友好性和功能性的天然生物材料始终是研究热点。传统单一聚合物水凝胶常面临机械强度不足、生物活性有限等瓶颈，而植物多糖与合成高分子复合可望突破这些限制。Ononis natrix作为地中海地区特有药用植物，其多糖组分虽已被证实具有抗氧化和抗菌特性，但在水凝胶构建中的应用尚未探索。与此同时，羧甲基壳聚糖(CMCh)虽具良好生物相容性，但单独成胶存在结构稳定性差、抗菌时效短等缺陷。

为攻克这些难题，由Nour Bhiri等跨国团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究，创新性地将Ononis natrix多糖(PS)与CMCh通过天然交联剂京尼平(GP)构建复合水凝胶系统。研究采用FTIR、XRD、SEM等技术表征材料特性，通过流变学测试评估机械性能，并选用抗坏血酸(Aas)和姜黄素(Cur)作为模型药物，系统考察了在不同pH环境(5.5 vs 7.4)下的控释行为与生物学效应。

材料与方法
研究从突尼斯Regueb地区采集的Ononis natrix叶片中提取多糖(PS)，与CMCh按不同比例(0-50% PS)复合，以0.5% GP交联制备水凝胶。通过冷冻干燥法制备载药样本，采用紫外分光光度法测定药物释放动力学，Korsmeyer-Peppas方程拟合释放机制。抗菌实验选用金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)模型，抗氧化活性通过DPPH法评估。

结果与讨论
结构表征
FTIR证实PS的羧基与CMCh氨基通过GP形成酰胺键，XRD显示结晶度随PS含量增加而降低。SEM图像呈现多孔网络结构，孔径随PS比例增大而扩展，这与溶胀率提升(最高达1800%)的结果一致。

机械性能
流变测试表明储能模量(G')随PS浓度升高而增强，含50% PS的样品G'达1200 Pa，较纯CMCh提高3倍，证实PS可有效增强网络稳定性。TGA显示所有样品在200-300°C保持热稳定性，满足生物医学应用需求。

药物控释行为
在pH 7.4时Aas的24小时累积释放率达92%，显著高于pH 5.5时的65%。释放动力学分析显示Aas遵循Fickian扩散(n=0.43)，而疏水性Cur呈现非Fickian转运(n=0.89)，这与药物-载体相互作用差异相关。

生物活性
DPPH清除实验显示50% PS水凝胶的IC₅₀为0.15 mg/mL，接近维生素E标准。载Aas水凝胶对S. aureus抑菌圈达14 mm，归因于PS与Aas的协同抗菌效应。

结论与展望
该研究成功构建了基于天然资源的智能给药系统，其pH响应特性可适配伤口微环境变化，双重药物控释机制为联合用药提供新思路。特别值得注意的是，材料在实现机械性能强化的同时，保留了植物多糖的固有生物活性，这对开发兼具结构功能和治疗效应的"一体化"创面敷料具有启示意义。未来研究可进一步探索该载体系统对生长因子等大分子药物的递送潜力，以及其在慢性伤口、肿瘤微环境调节等复杂病理场景中的应用价值。