基于Sterculia gum的多糖衍生物粘附水凝胶的理化性质评估及其可调控药物递送载体的设计

本研究针对伤口敷料(WD)和药物递送(DD)系统需求，通过将PVP和HEMA接枝到Sterculia gum(SG)上构建SGPVP-cl-PHEMA水凝胶敷料(SGPVP-HD)。研究采用FESEM、AFM、FTIR、13 C NMR等技术表征材料，证实其具有生物粘附性、生物相容性和抗氧化特性，药物释放符合Korsmeyer-Peppas模型非Fickian扩散机制，对铜绿假单胞菌等常见病原体表现出抗菌活性，为开发新型医用敷料提供了重要参考。

　　

在生物医学领域，开发具有理想理化特性的伤口敷料(WD)和药物递送(DD)系统一直是研究热点。传统敷料存在生物相容性差、药物释放不可控等问题，而天然多糖因其优异的生物相容性和可修饰性成为理想候选材料。其中，Sterculia gum(SG)作为一种生物活性多糖，因其显著的伤口愈合促进作用和抗炎特性备受关注，但其单独使用时机械性能和药物控释能力有限。如何通过合理设计将SG与其他功能聚合物复合，开发兼具生物活性和可控释放性能的新型敷料，成为当前研究的关键挑战。

为解决这一问题，研究人员开展了基于SG的多糖衍生物粘附水凝胶研究。通过将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚羟乙基甲基丙烯酸酯(PHEMA)接枝到SG上，构建了SGPVP-cl-PHEMA水凝胶敷料(SGPVP-HD)，并负载抗生素多西环素(DOXC)以增强其伤口愈合潜力。该研究发表在《Medicine in Novel Technology and Devices》期刊上。

研究采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、固体核磁共振(¹³
C NMR)和X射线衍射(XRD)等技术对材料进行表征。通过体外溶胀实验和药物释放测试评估其溶胀行为和药物控释性能，并进行了包括生物相容性、抗氧化活性、机械性能和抗菌活性在内的多项生物医学评价。

研究结果部分，3.1.1节通过FTIR和¹³
C NMR分析证实了PVP和PHEMA成功接枝到SG上。FTIR谱图中3389 cm^-1
处的宽峰归因于SG和PHEMA的-OH基团，1722 cm^-1
处的峰则对应于SG的羧酸C=O伸缩振动和PHEMA的羰基。3.1.2节的FESEM和AFM分析显示材料具有不规则多孔形态和粗糙表面(均方根粗糙度42.54 nm)，这种结构有利于细胞附着和生长。XRD分析(3.1.3节)表明材料呈无定形态，有利于药物的持续释放。

3.2.1节研究了水凝胶的溶胀性能，发现随着PHEMA含量增加(0.8×10^-1
至4.12×10^-1
mol L^-1
)，溶胀度从6.22降至5.37 g/g，这归因于交联密度增加和疏水性增强。而PVP含量增加(1%至5%)则提高溶胀度，因其增强了材料亲水性。在模拟伤口流体(SWF)中，材料表现出最佳的溶胀性能(6.66±0.03 g/g)。3.2.2节的药物释放研究表明，DOXC释放遵循非Fickian扩散机制(扩散指数n>0.5)，在SWF中释放量最高(1412.4 mg L^-1
)，释放动力学符合Korsmeyer-Peppas模型。

3.3节显示材料具有抗氧化活性，DPPH自由基清除率达38.3±0.15%，这归因于SG中的多酚成分。3.4节的机械性能测试表明，材料具有足够的机械稳定性，拉伸强度为0.699±0.03 N mm^-2
，爆破强度达19.81±0.076 N。3.5节的渗透性研究表明，材料对氧气(7.6±0.57 mg/L)和水蒸气(1626.2±1.79 g/m²
/day)具有良好渗透性，同时能有效阻隔微生物穿透。3.6节的孔隙率测试显示材料具有51.5±1.8%的孔隙率，有利于营养物质交换。

3.7节的生物医学评价显示，材料具有优异的生物相容性，血栓形成率为70.07±1.16%，溶血指数仅1.83±0.15%。粘附实验(3.7.2节)表明材料具有粘附特性，脱离粘膜所需力为120±18 mN。抗菌测试(3.7.3节)证实材料对铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)均有抑制效果，负载DOXC后抑菌圈分别达18 mm、21.5 mm和22 mm。

研究结论指出，通过调节PHEMA、PVP和交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(NNMBA)的含量，可设计出具有可调溶胀和药物释放性能的SGPVP-HD。材料表现出良好的生物相容性、抗氧化活性和抗菌性能，机械性能满足临床应用要求。药物释放研究表明其适合作为可控释放载体，为开发新型伤口敷料提供了重要参考。这项工作的创新之处在于充分利用了SG固有的生物活性，结合PVP和PHEMA的优良特性，构建了具有多重功能的复合水凝胶系统，为伤口治疗材料的设计提供了新思路。