柠檬酸交联水芹籽黏液水凝胶的合成与表征及其在药物控释中的应用

为解决天然聚合物水凝胶机械强度不足和药物释放不可控的问题，研究人员创新性地采用柠檬酸(CA)交联水芹籽黏液(GCSM)制备高性能水凝胶。通过ATR-FTIR、TGA-DSC和固态13C NMR证实酯交联机制，获得羧基含量280-490 mE/100g、溶胀率达6300%的薄膜，其载药量超200 mg/g并展现非Fickian释放特性，同时兼具抗菌活性（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有效）和促伤口愈合功能，为可持续药物递送系统开发提供新思路。

　　

在追求可持续医疗解决方案的今天，天然聚合物水凝胶因其优异的生物相容性备受关注，但普遍存在机械强度差、药物释放不可控等瓶颈。水芹籽黏液(GCSM)作为一种富含甘露糖(38.9%)的天然多糖，虽具有凝胶形成能力(76%)和pH稳定性，但单独使用时难以满足临床需求。与此同时，合成交联剂如戊二醛的毒性问题也制约着水凝胶的应用。

针对这些挑战，印度Adarsh药学院（Adarsh College of Pharmacy, Vita, Sangli）的研究团队开创性地采用食品级柠檬酸(CA)作为交联剂，通过酯化反应构建GCSM基水凝胶。这项发表在《Journal of Drug Delivery Science and Technology》的研究，首次实现了CA与GCSM的共价交联，开发出兼具高溶胀性和可控释药性能的新型生物材料。

研究采用三组关键方法：通过ATR-FTIR和固态¹³C NMR解析化学结构，采用TGA-DSC评估热稳定性；系统考察CA浓度(5-15%)、固化温度(120-140°C)和时间(5-15min)对材料性能的影响；以环丙沙星盐酸盐(CFH)为模型药物，进行载药量、释放动力学及抗菌活性测试。

【材料特性】

ATR-FTIR谱图中1735 cm^-1处出现酯羰基特征峰，固态¹³C NMR在172 ppm处检测到酯键信号，证实CA通过形成环状酸酐与GCSM发生酯交联。热分析显示交联后热稳定性提升，分解温度达220°C。

【性能优化】

10% CA浓度、140°C固化10分钟制备的薄膜展现最佳性能：接触角86.19±2.49°表明适度疏水性，羧基含量490 mE/100g，溶胀率高达6300%，远超常规水凝胶。

【生物相容性】

溶血率<5%，MTT法证实细胞存活率>90%，满足ISO 10993-5生物安全性标准。

【药物递送】

载药量达207 mg/g，72小时累积释放率89.4%。Peppas模型显示释放指数n=0.68，属于非Fickian扩散机制，表明药物-聚合物存在强相互作用。

【抗菌与愈合】

对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别达28 mm和25 mm。小鼠伤口模型显示治疗组7天内愈合率较对照组提高40%。

这项研究的意义在于：首次阐明CA与GCSM的酯交联机制，突破性实现6300%的超高溶胀率；通过环保工艺开发出兼具抗菌、促愈合功能的药物载体，其非Fickian释放特性为精准给药提供新方案。尽管薄膜脆性仍需改进，但该工作为天然多糖的高值化利用开辟了新途径，特别适用于慢性伤口治疗和局部抗生素递送领域。研究团队建议后续可通过引入塑性剂或纳米纤维增强策略改善机械性能。