基于槐豆胶的三元水凝胶负载菲律宾野桐提取物和左氧氟沙星的绿色制备及控释研究

本研究创新性地开发了一种pH响应型可生物降解三元水凝胶体系，通过槐豆胶(LBG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和壳聚糖(CS)与(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(APTES)交联，并负载菲律宾野桐(MP)提取物与左氧氟沙星(LVX)。该体系展现出优异的溶胀性(最高151 g/g)、抗菌活性(对金黄色葡萄球菌抑制率达94.5%)和控释性能(3小时释药率超80%)，为智能药物递送系统提供了新型绿色解决方案。

　　

4.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析

通过FTIR证实了水凝胶中各组分的特征吸收峰：3559-3024 cm^-1的宽峰表明多糖骨架中羟基的氢键作用，2917-2878 cm^-1对应C-H伸缩振动，1649 cm^-1为PVP内酰胺羰基峰。特别在794-744 cm^-1出现的芳香化合物特征峰，验证了MP提取物中黄酮类物质的成功负载。

4.2 扫描电镜(SEM)表征

未交联的LPC水凝胶表面呈现平滑多孔结构，而经APTES交联的LPC-3AT形成致密网络。引人注目的是，负载400 μL MP提取物的LPC-3AT-MP 400样品展现出三维互连的纳米/微米级多孔结构，这种"线状"形貌使比表面积显著增加，为药物负载创造了理想条件。

4.3 热重分析(TGA)

热分解曲线显示所有水凝胶经历四个降解阶段。MP提取物的加入使10%失重温度从111°C(LPC)提升至144°C(LPC-3AT-MP 400)，600°C残炭率增加2.16%，证实植物提取物通过次级相互作用增强了热稳定性。

4.4 溶胀行为研究

在蒸馏水中，物理交联的LPC溶胀度最高(131.19 g/g)，而化学交联使LPC-3AT溶胀度降至108 g/g但平衡时间延长至180分钟。MP提取物的加入产生双重效应：LPC-3AT-MP 200溶胀度激增至151 g/g，而更高浓度的LPC-3AT-MP 400因多酚交联作用回落至121.27 g/g。溶胀动力学指数n=0.5-0.64，表明非菲克扩散机制主导。

4.5 凝胶分数与降解性能

交联剂使凝胶分数从65.59%(LPC)提升至87.67%(LPC-3AT)。有趣的是，虽然LPC-3AT-MP 400具有更高交联密度(85.39%)，但其在PBS中13天降解率达91.4%，这归因于MP疏水成分产生的微区效应加速了水解过程。

4.6 表面特性与抗菌活性

接触角测试显示MP提取物使水凝胶亲水性增强(LPC-3AT-MP 400接触角55°)。抗菌实验证实协同效应：对金黄色葡萄球菌的抑制率从LPC的75.1%提升至LPC-3AT-MP 400的93.8%，这源于壳聚糖阳离子与MP多酚的双重膜破坏机制。

4.7 药物控释性能

在pH 7.4条件下，LPC-3AT-MP 400的LVX封装效率达85%，180分钟内累积释放94.5%，符合USP标准。零级释放动力学(R²=0.99)表明该体系可实现持续给药，扩散指数n=0.62进一步验证了"溶胀-扩散"协同的异常传输机制。

4.8 生物相容性评估

卤虫致死实验显示所有配方死亡率低于1.62%，LPC-3AT-MP 400更降至1.37%，证实材料安全性。这种低毒性源于天然组分(LBG、CS)与医用级聚合物(PVP)的协同作用。

该研究创新点在于：首次将菲律宾野桐提取物与LVX共载入LBG基水凝胶，通过植物多酚调节网络密度实现"智能"释药；APTES交联与MP活性成分产生抗菌协同效应；pH响应特性使其能适应伤口微环境变化。未来可进一步优化提取物-药物配比，并开展体内感染模型验证。