pH响应性壳聚糖/车前子胶/CeO2纳米复合水凝胶的绿色合成及其对头孢曲松的靶向递送研究

针对头孢曲松(CFT)口服递送面临的酸性环境降解、肠道吸收差等问题，研究人员开发了一种基于壳聚糖(CS)/车前子胶(PSM)/CeO2纳米颗粒的pH响应性水凝胶。该载体通过绿色合成法实现CeO2 NPs均匀分散，在pH 9.0下30小时内缓释98.6%药物，且细胞毒性低，为抗生素靶向递送提供了新策略。

　　

研究背景与意义
头孢曲松(CFT)作为第三代头孢菌素，虽对革兰氏阳性/阴性菌具有广谱抗菌活性，却因胃酸环境降解、肠道吸收率低等问题，目前仅能通过注射给药。这种给药方式不仅导致患者依从性差，还可能引发血栓、肝酶升高等副作用。如何通过口服递送系统保护CFT活性并实现靶向释放，成为亟待解决的难题。

伊朗伊斯兰阿扎德大学的研究团队创新性地将天然聚合物壳聚糖(CS)与车前草(Plantago major L.)种子胶(PSM)结合，并引入植物提取法绿色合成的氧化铈纳米颗粒(CeO₂ NPs)，构建了一种智能pH响应性水凝胶CS₇₀/PSM/CeO₂。该研究发表于《Inorganic Chemistry Communications》，通过纳米复合技术显著提升了水凝胶的溶胀性能和药物缓释能力，为口服抗生素递送提供了兼具生物安全性与功能性的新材料。

关键技术方法
研究采用植物叶片提取液生物合成CeO₂ NPs；通过FT-IR、FE-SEM、EDX-mapping等多维度表征材料结构；以戊二醛(GA)为交联剂调控水凝胶网络；在不同pH环境下测试溶胀及药物释放动力学；采用MTT法评估NIH/3T3细胞毒性。

研究结果

1. 材料特性
   TEM显示CeO₂ NPs在支架中均匀分散（粒径<50 nm），XRD证实其立方晶相结构。TGA证明添加CeO₂ NPs使热稳定性提升至300°C以上。

2. pH响应行为
   CS₇₀/PSM/CeO₂在碱性环境(pH 9.0)溶胀率较酸性(pH 1.2)提高3倍，归因于羧基去质子化及Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原活性。

3. 药物释放动力学
   伪二级动力学模型最佳拟合释放曲线，30小时内CFT累积释放率达98.6%±1.52（pH 9.0），包封效率99%±1.44。CeO₂ NPs的加入使释放半衰期延长2.3倍。

4. 生物相容性
   MTT实验显示材料对成纤维细胞存活率>90%，血液相容性测试未引发溶血，证实其临床转化潜力。

结论与展望
该研究开创性地将植物源CeO₂ NPs整合入多糖水凝胶体系，其pH敏感性可精准匹配肠道释药需求。作者Elahe Sadeghi Madiseh等提出的绿色合成策略，不仅解决了传统纳米材料制备的毒性隐患，更通过CeO₂的抗氧化特性协同增强CFT稳定性。这种"天然聚合物-纳米酶"复合设计为口服抗生素递送提供了新范式，未来可拓展至其他酸敏感性药物的递送系统开发。