基于纤维素纳米晶II型(CNC-II)拓扑反应性的温度敏感型布洛芬递送系统构建

为解决纤维素纳米晶II型(CNC-II)还原端修饰效率低、温度响应型药物载体生物相容性差等问题，南京林业大学研究人员通过两步羧胺缩合策略将聚乙二醇(PEG)和温敏聚合物F124接枝到CNC-II上。QCM-D检测显示CNC-II的PEG接枝率较CNC-I提升16.99%，所构建的CF4-II载体在40℃时布洛芬释放速率较37℃提高4倍以上，为发热管理提供了新型智能递送系统。

　　

在生物医药领域，智能药物递送系统的开发一直是研究热点。纤维素纳米晶(CNCs)因其可再生性和表面丰富的羟基成为理想载体，但传统CNC-I存在还原端修饰效率低、空间位阻大等局限。更令人困扰的是，现有温敏载体常使用生物毒性材料，难以满足临床应用需求。这些瓶颈严重制约了CNCs在精准医疗中的应用。

南京林业大学的研究团队另辟蹊径，聚焦于纤维素II型纳米晶(CNC-II)的特殊优势。与CNC-I的平行链排列不同，CNC-II具有反平行分子结构，使其两端均暴露还原性醛基，这种独特的拓扑结构预示着更高的化学反应活性。研究人员创新性地采用两步羧胺缩合策略，先通过乙二胺桥接，再以双羧基封端的聚乙二醇(PEG20000)为探针，成功实现了CNC-II的高效修饰。石英晶体微天平能量耗散(QCM-D)检测数据令人振奋：CNC-II的PEG接枝率较CNC-I显著提升16.99%，这为后续功能化改造奠定了坚实基础。

研究的关键突破在于温敏载体的构建。团队选取具有优异生物相容性的三嵌段共聚物F124（含聚环氧乙烷PEO和聚环氧丙烷PPO链段）接枝到CNC-II上，制得CF4-II复合物。这种材料展现出双重优势：既能稳定Pickering乳液，又能实现温度调控的药物释放。体外实验显示，当温度从37℃升至40℃（模拟发热状态）时，CF4-II乳液中的布洛芬释放速率激增4倍以上。这种"智能开关"特性使其成为发热管理的理想载体，同时避免了传统温敏材料的生物毒性问题。

技术方法上，研究主要采用：1）酸水解法制备CNC-I和CNC-II；2）FTIR和X射线光电子能谱(XPS)表征化学结构；3）QCM-D定量分析接枝效率；4）动态光散射(DLS)检测粒径变化；5）体外释放实验评估温敏性能。

【材料特性】通过FTIR在3420 cm^-1（羟基）、1640 cm^-1（羰基）等特征峰证实了CNC-II的成功制备；XPS显示接枝后N1s峰出现，证明乙二胺成功桥接。

【反应效率】QCM-D测定显示CNC-II的ΔD-ΔF曲线斜率变化率较CNC-I降低28.3%，表明其表面接枝密度更高，空间位阻更小。

【温敏性能】DLS显示CF4-II水合粒径在37-40℃区间发生突变（从210 nm增至320 nm），这是F124聚合物相变导致的典型温敏行为。

【药物释放】体外释放实验证实，CF4-II在40℃下4小时累积释放率达82.3%，是37℃时的4.17倍，呈现显著的温度依赖性。

该研究不仅揭示了CNC-II在拓扑化学反应中的独特优势，更开创性地构建了兼具高生物相容性和精准温控释放的智能递送系统。这种以天然材料为基础的技术路线，为开发新一代环保型纳米医药材料提供了重要范式。特别值得注意的是，40℃触发释放的特性与人体发热温度完美匹配，使得CF4-II在自适应性治疗方面展现出广阔前景。正如通讯作者Jiaqi Guo强调的，这项研究"为CNC-II的生物医学应用开辟了新维度"，未来可拓展至其他刺激响应型递送系统的开发。论文发表于《Carbohydrate Polymers》，为纳米纤维素在医药领域的应用树立了新标杆。