基于秋葵多糖-海藻酸钠的pH敏感型生物纳米复合水凝胶：兼具抗菌抗氧化特性的结肠癌靶向给药系统

为解决结肠癌(CRC)治疗中传统化疗药物阿霉素(DOX)全身毒性大、靶向性差的问题，伊朗研究团队开发了由秋葵多糖(OP)、海藻酸钠(SA)、银纳米颗粒(Ag NPs)和碳量子点(CQDs)组成的pH响应型生物纳米复合水凝胶。该系统在pH 7.4结肠环境下实现84% DOX控释，对HT-29癌细胞抑制率达50%(IC50 =128 μg/mL)，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌活性>95%，DPPH自由基清除IC50 为7.5 mg/mL，为CRC靶向治疗提供了多功能递送平台。

　　

研究背景与意义
结肠癌作为全球第三大高发癌症，传统治疗手段面临严峻挑战。化疗药物阿霉素虽具显著抗肿瘤效果，但其非特异性分布导致的骨髓抑制、心脏毒性等副作用严重限制临床应用。更棘手的是，癌症患者常伴随肠道菌群失衡和氧化应激加剧，进一步影响治疗效果。如何构建兼具靶向性、抗菌性和抗氧化功能的智能给药系统，成为突破现有治疗瓶颈的关键。

伊朗的研究人员创新性地将天然多糖与纳米技术结合，开发出基于秋葵多糖(OP)和海藻酸钠(SA)的pH敏感型生物纳米复合水凝胶。该系统通过绿色合成技术引入银纳米颗粒(Ag NPs)和花生壳源碳量子点(CQDs)，不仅实现结肠环境特异性药物释放，还赋予材料抗菌、抗氧化和荧光示踪功能。相关成果发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》，为多功能肿瘤靶向治疗提供了新范式。

关键技术方法
研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术表征材料特性；通过体外模拟胃肠液(pH 1.2/6.8/7.4)评估溶胀和释药行为；采用菌落形成单位(CFU)法测试抗菌活性；DPPH自由基清除实验评价抗氧化能力；MTT法测定对HT-29细胞的细胞毒性。

研究结果

3.1 材料表征分析
FT-IR证实OP与SA通过Ca²⁺
交联形成稳定网络，Ag NPs特征峰位于35.32°(111)晶面。SEM显示Ag NPs呈22 nm球形，CQDs粒径约15 nm，载药后水凝胶孔隙率显著增加。EDX图谱证实Ag、C、O元素均匀分布。

3.2 光学与溶胀特性
CQDs在521 nm处发射强荧光，Stokes位移达212 nm。pH 7.4时溶胀率高达1564%，显著高于胃液环境(pH 1.2)，这种pH依赖性溶胀行为为结肠特异性释药奠定基础。

3.3 药物控释性能
载药效率达98%，Higuchi模型最佳拟合释药曲线(R²
=0.869)。在模拟结肠环境(pH 7.4)72小时累计释药84.35%，而胃液(pH 1.2)仅释放0.61%，展现精准靶向性。

3.4 生物活性评价
对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达98.94%和95.41%。DPPH清除实验显示IC₅₀
为7.5 mg/mL。载DOX水凝胶对HT-29细胞的IC₅₀
(128 μg/mL)显著低于游离DOX(64 μg/mL)，证实缓释增效作用。

结论与展望
该研究成功构建了集"诊疗一体化"功能于一体的智能水凝胶系统，其创新性体现在：① 采用肉桂提取物绿色合成Ag NPs，实现抗菌-抗氧化协同；② CQDs赋予材料荧光追踪能力；③ OP/SA双网络结构通过pH响应实现结肠特异性释药。这种"天然多糖+纳米材料"的设计策略，为开发低毒高效的肿瘤靶向制剂提供了新思路。未来研究可进一步探索材料在体内模型中的靶向效率和生物分布特性。