一种可注射硼酸酯纳米复合水凝胶的开发，用于 pH 及温度响应性庆大霉素递送与抗菌活性

《AAPS PharmSciTech》：Development of an Injectable Boronic Ester Nanocomposite Hydrogel for pH- and Thermo-Responsive Gentamicin Delivery and Antibacterial Activity

　　

摘要

感染性伤口需要局部抗菌治疗策略，以提供持续的药物释放，减少全身抗生素暴露，并促进组织修复。本研究报道了一种基于动态共价硼酸酯化学的感染响应性纳米复合水凝胶平台，用于触发性局部抗生素递送。苯硼酸（PBA）功能化的阳离子纳米颗粒（PBA-NPs）被用作三维交联剂，并与聚乙烯醇（PVA）结合，通过可逆硼酸酯相互作用构建可注射纳米复合水凝胶。对纳米复合水凝胶的形貌、可注射性、流变性能、刺激响应行为、体外抗生素释放以及对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌活性进行了表征。所得纳米复合水凝胶在 39.7°C 时表现出凝胶 - 溶胶转变，而硼酸酯网络的 pH 依赖化学特性支持在弱酸性条件（pH 6.5）下增强网络解离。这种双重 pH 及热响应行为实现了包封硫酸庆大霉素的按需释放，同时保持了与动态网络重构一致的黏弹性恢复。阳离子 PBA-NPs 表现出固有抗菌活性，并与庆大霉素结合产生增强的抗微生物效果。在 3% 的载药量下，抑菌圈达到 22 毫米（金黄色葡萄球菌）和 25 毫米（铜绿假单胞菌）。总之，这些发现表明，动态共价硼酸酯纳米复合水凝胶代表了一种有前景的可注射平台，用于感染响应性局部抗生素递送和抗菌伤口管理。

图解摘要

感染性伤口需要局部抗菌治疗策略，以提供持续的药物释放，减少全身抗生素暴露，并促进组织修复。本研究报道了一种基于动态共价硼酸酯化学的感染响应性纳米复合水凝胶平台，用于触发性局部抗生素递送。苯硼酸（PBA）功能化的阳离子纳米颗粒（PBA-NPs）被用作三维交联剂，并与聚乙烯醇（PVA）结合，通过可逆硼酸酯相互作用构建可注射纳米复合水凝胶。对纳米复合水凝胶的形貌、可注射性、流变性能、刺激响应行为、体外抗生素释放以及对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌活性进行了表征。所得纳米复合水凝胶在 39.7°C 时表现出凝胶 - 溶胶转变，而硼酸酯网络的 pH 依赖化学特性支持在弱酸性条件（pH 6.5）下增强网络解离。这种双重 pH 及热响应行为实现了包封硫酸庆大霉素的按需释放，同时保持了与动态网络重构一致的黏弹性恢复。阳离子 PBA-NPs 表现出固有抗菌活性，并与庆大霉素结合产生增强的抗微生物效果。在 3% 的载药量下，抑菌圈达到 22 毫米（金黄色葡萄球菌）和 25 毫米（铜绿假单胞菌）。总之，这些发现表明，动态共价硼酸酯纳米复合水凝胶代表了一种有前景的可注射平台，用于感染响应性局部抗生素递送和抗菌伤口管理。

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