《Journal of Pharmaceutical Sciences》：Enzymatically degalactosylated xyloglucan
in situ gels for topical delivery of triamcinolone acetonide
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•酶法脱半乳糖化决定了木葡聚糖的凝胶化温度。•Deg50-XG形成了凝固最快且黏弹性网络最强的样品。•模拟泪液在1.5%（w/v）浓度下使凝胶化温度降低10.7°C。•与模拟泪液接触使凝胶弹性模量提高三个数量级。•木葡聚糖浓度决定了醋酸曲安奈德的释放速率。引言眼局部给药仍然是
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酶法脱半乳糖化决定了木葡聚糖的凝胶化温度。
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Deg50-XG形成了凝固最快且黏弹性网络最强的样品。
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模拟泪液在1.5%（w/v）浓度下使凝胶化温度降低10.7°C。
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与模拟泪液接触使凝胶弹性模量提高三个数量级。
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木葡聚糖浓度决定了醋酸曲安奈德的释放速率。
引言
眼局部给药仍然是治疗前段多种炎症性疾病的首选途径，因为它能够实现局部给药，同时限制全身暴露。1 然而，传统的滴眼液制剂由于眨眼、泪液更新、鼻泪管引流和反射性流泪造成的快速前角膜清除，导致眼部生物利用度极低。因此，只有极少部分的给药剂量能在眼表停留足够长时间以渗透眼组织。这些生理屏障通常需要频繁给药，这可能会降低治疗效果和患者依从性。2
原位凝胶系统已成为克服这些限制的一种有吸引力的方法，因为它们可以以液体形式滴入，随后在生理条件下形成黏弹性凝胶。3 通过延长在眼表的停留时间，此类系统可以减少泪液消除，提高局部药物滞留，并维持药物释放。热响应水凝胶对于眼部给药尤其具有吸引力，因为它们在操作和给药过程中可保持液态，但在眼表温度下迅速形成凝胶。4 尽管合成热敏聚合物已被广泛研究，但天然多糖具有显著优势，包括生物相容性、生物降解性、结构多样性，在某些情况下还具有固有的黏膜黏附行为。
在天然多糖中，罗望子种子木葡聚糖尤其引人注目，因为其热凝胶化行为可以通过控制去除半乳糖侧基来诱导和调节。5 6 7 木葡聚糖是一种高摩尔质量的半纤维素，由β-(1→4)-葡聚糖骨架取代有木糖基和半乳糖基侧链组成（图1）。部分酶法脱半乳糖化降低了空间位阻，增加了水合程度较低区域的暴露，从而促进了分子间缔合和温度触发的凝胶化。先前的研究表明，木葡聚糖的溶胶-凝胶转变强烈取决于半乳糖的去除程度、聚合物浓度和环境条件。8,9 在后者中，介质的离子组成对于眼部使用尤为重要，因为滴入的制剂会立即与富含电解质的泪膜混合。基于木葡聚糖的系统也被探索用于口服、经皮、直肠和眼部药物递送的药用基质。10
天然木葡聚糖还以其黏膜黏附特性和良好的眼部耐受性而闻名，这些特性推动了其大部分制药开发。6,10 据我们所知，酶法脱半乳糖化后这些特性是否得以保留尚未得到证实，因为半乳糖的去除同时降低了可用于与黏蛋白相互作用的羟基密度，并增强了链间缔合。
尽管前景乐观，但仍需要更清晰的机理理解来将木葡聚糖的分子定制与其最终的药学性能联系起来。特别是，相对较少的研究明确将酶法脱半乳糖化动力学、木葡聚糖寡糖基序的演变、由此产生的热流变行为和药物释放机制纳入与眼局部给药相关的单一结构-性能框架中。建立这些关系对于合理设计具有可预测的原位凝胶化性能和控释特征的多糖基水凝胶至关重要。3,11
本研究的新颖之处在于，木葡聚糖并非仅仅被视为制剂辅料，而是作为一种结构可调的生物聚合物，其酶法脱半乳糖化直接控制凝胶化和药物传输行为。两个特点使本研究方法与众不同。首先，热转变是通过作用于聚合物本身——即通过半乳糖去除的程度来实现的，而不是通过将木葡聚糖与共聚物、交联剂或离子型凝胶化剂结合来实现的，从而使响应行为由单一、化学未取代的多糖承载。其次，酶促反应被视为一个连续设计变量，而非提供单一改性聚合物的制备步骤：反应坐标本身被追踪并与寡糖组成、热流变响应和药物传输相关联。其目的是确定哪个结构参数控制性能的哪个方面，从而建立设计规则，而非优化特定制剂。与先前主要关注制剂性能的眼用木葡聚糖系统不同，本研究旨在将组成演变、热凝胶化、黏弹性和释放动力学纳入统一的机理框架中。鉴于先前基于木葡聚糖的眼部递送研究展示了药学价值，但未建立这种整合的结构-凝胶化-释放分析，这一区别尤其相关。12,13
醋酸曲安奈德（TA）是一种广泛用于眼科管理炎症疾病的皮质类固醇，但由于眼表停留时间有限和生物利用度低，其局部递送仍然具有挑战性。2,14 因此，一种能够快速原位凝胶化并持续释放TA的热响应木葡聚糖水凝胶可以代表一种有用的制剂策略。
因此，本研究的目的是确定罗望子种子木葡聚糖的受控酶法脱半乳糖化如何影响热凝胶化温度、凝胶强度和TA释放动力学。为实现这一目标，我们（i）监测了木葡聚糖脱半乳糖化的动力学及相关寡糖组成的演变，（ii）确定了半乳糖去除程度和聚合物浓度如何控制热响应凝胶化和黏弹性，（iii）考察了系统接触模拟泪液时的行为，（iv）考察了这些结构和流变变化如何影响TA的体外释放。在此基础上，我们确定了脱半乳糖木葡聚糖可作为热响应原位凝胶系统用于醋酸曲安奈德持续局部递送的制剂条件。
章节摘要
材料
醋酸曲安奈德（TA）购自Pharma Nostra（巴西）。来自米曲霉的β-半乳糖苷酶和来自黑曲霉的纤维素酶购自Sigma-Aldrich（法国）。罗望子种仁粉（TKP）由Megazyme（爱尔兰）慷慨提供，作为起始原料使用。随后从TKP中纯化木葡聚糖用于脱半乳糖化和表征。所有其他试剂均为分析级，按原样使用。
木葡聚糖的纯化与表征
将TKP以1.0%浓度分散于水中。
木葡聚糖的酶法脱半乳糖化与结构演变
先前的研究表明，天然罗望子种子木葡聚糖在溶液中可表现出缔合行为，而部分去除半乳糖侧基显著增强了温度响应性分子间缔合以及在适当条件下的热可逆凝胶化。5 6 7 在本研究中，在所选实验条件下，天然XG未表现出脱半乳糖样品所观察到的热响应凝胶化行为。在本工作中，the...
结论
罗望子种子木葡聚糖的受控酶法脱半乳糖化为在持续局部递送相关制剂背景下调节该多糖辅料的热凝胶化和药物释放特性提供了一种有效策略。只有在大量去除半乳糖侧基后才出现热凝胶化，半乳糖去除率（GRR）超过约47%的样品显示出明显的溶胶-凝胶转变。其中，Deg50-XG表现出最适宜的热学和黏弹性特征。
数据可用性
支持本研究结果的数据可应通讯作者要求提供。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢CAPES-COFECUB计划（Ph990/23和88881.711946/2022-01）提供的财政支持，该计划由法国欧洲与外交部、法国高等教育、研究与空间部和CAPES资助，以及Institut Carnot PolyNat ANR N°22-CARN-025-01（Gelosuc/2023）的部分支持。作者感谢NanoBio-ICMG平台（UAR 2607，格勒诺布尔）提供的核磁共振和质谱设施使用权限。CERMAV是Institut Carnot PolyNat的成员。
Luis F.C. Silva|Elenara Lemos-Senna|Redouane Borsali|Sami Halila
