综述：纳米颗粒-水凝胶杂化材料在控制释放中的最新进展

这篇综述系统阐述了纳米颗粒(NP)与水凝胶杂化材料在药物控释领域的突破性进展，重点探讨了脂质纳米粒(LNP)、介孔二氧化硅纳米粒(MSN)等与海藻酸钠、透明质酸(HA)等聚合物通过静电/疏水相互作用构建的多功能递送系统，及其在癌症治疗、基因递送(mRNA)和抗菌应用中的刺激响应性释放机制。

　　

纳米颗粒-水凝胶杂化材料：解锁药物控释新维度

引言

智能材料领域的革命性进展正推动药物递送系统进入精准医疗时代。纳米颗粒(NP)与水凝胶的协同组合，犹如为药物装上了"导航系统"和"缓释胶囊"。这种杂化材料巧妙融合了NP的高载药量、靶向性与水凝胶的三维网络结构、生物相容性优势，为攻克肿瘤耐药、基因药物递送等医学难题提供了创新解决方案。

杂化材料设计策略

三种主流架构各具特色：自由药物与NP共载模式适用于联合疗法；预载药物的NP嵌入水凝胶能保护脆弱生物制剂；而NP与次级药物共载则可实现时序释放。以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)NP与透明质酸(HA)水凝胶的组合为例，其通过疏水相互作用装载转化生长因子-β抑制剂，使药物释放周期从1天延长至8天。

金属基NP的引入更赋予材料多重响应特性。铁氧化物NP在交变磁场下产生的热效应，能使壳聚糖水凝胶孔隙发生动态变化，实现阿霉素(DOX)的脉冲式释放——磁场开启时释放量骤增30倍。而MXene二维材料的近红外(NIR)光热转换特性，则可通过氢键作用调控琼脂糖凝胶的熔融-固化转变，达成80%药物的按需释放。

分子互作与控释机制

药物与载体间的分子对话是控释核心。环糊精(CD)的"主-客体"相互作用为疏水药物提供"分子口袋"，二硫键则在谷胱甘肽(GSH)富集的肿瘤微环境中选择性断裂。值得关注的是，光敏基团邻硝基苄基(o-nitrobenzyl)在紫外光触发下发生的键裂解，可实现100%的卡铂(CPT)瞬时释放。

水凝胶网络密度直接影响扩散动力学。当硅纳米粒(SiNP)与HA比例从3.6:4.8提升时，甲氨蝶呤(MTX)的24小时释放率从68%降至47%。这种"分子筛"效应源于纳米粒与聚合物链的静电交联，使平均孔径从238μm压缩至111μm。

临床转化潜力

在结肠癌术后防复发应用中，奥沙利铂与RNA共载的脂质纳米粒(LNP)通过海藻酸盐水凝胶的酶响应性降解，实现化疗药物快速释放与基因药物的序贯递送。类似地，银纳米粒(AgNP)掺杂的聚丙烯酰胺水凝胶，在创面感染部位的酸性环境中可加速银离子释放，使抗菌效率提升3倍。

当前挑战在于精准追踪NP的体内命运。虽然荧光标记是常用手段，但存在光漂白、染料泄漏等问题。同步辐射小角X射线散射(SAXS)等先进表征技术的引入，有望揭示NP-水凝胶相互作用的动态本质。

未来展望

微凝胶负载mRNA-LNP的"疫苗 depot"系统展现出独特优势——其多孔结构可阻隔RNA酶扩散，延长抗原表达时间。而温度响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)与纤维素纳米晶的复合物，在近红外调控下可实现万古霉素的"开关式"释放，为智能抗感染敷料开辟新途径。

这种"纳米机器人"般的杂化系统，正突破传统递送技术的局限。通过精准调控材料组分间的分子对话，未来有望实现从器官靶向到细胞器定位的递送精度跨越，最终迈向个性化医疗的新纪元。