壳聚糖/HPMC水凝胶中载四环素的PLGA纳米粒的RSM优化以实现持续抗菌释放

《Scientific Reports》：RSM optimization of Tetracycline-loaded PLGA nanoparticles in chitosan/HPMC hydrogels for sustained antibacterial delivery

　　

摘要

随着抗菌药物耐药性和生物膜感染的日益普遍，亟需创新的药物递送系统，以实现持续局部释放抗生素的同时将全身暴露降至最低。本研究报道了一种新型纳米复合水凝胶的制备与特性研究，该水凝胶结合了壳聚糖和羟丙基甲基纤维素基质，并嵌入了经过优化的、负载四环素的聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米颗粒，从而实现持续的抗菌效果。通过双乳液溶剂蒸发法制备了负载四环素的PLGA纳米颗粒，进而利用Box-Behnken设计的响应面方法优化了其粒径、包封效率及载药量等物理化学参数。优化后的纳米颗粒粒径约为229纳米，包封效率为57.2%，载药量为0.72%。傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜检测表明这些纳米颗粒实现了成功包封且呈球形结构。体外释放实验显示，不含纳米颗粒的壳聚糖/羟丙基甲基纤维素水凝胶中的四环素在6小时内释放95%，24小时内几乎完全释放；而含有纳米颗粒的复合水凝胶则表现出持续释放特性（6小时内初始释放率约为48%，24时约为60%）。圆盘扩散试验证实，这类复合水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有强大的抗菌作用，其效果优于不含纳米颗粒的普通药物制剂。将优化后的纳米颗粒引入壳聚糖/羟丙基甲基纤维素水凝胶基质中，可显著提升水凝胶的机械强度、控制其膨胀行为，并降低降解速度，相较而言，不含纳米颗粒或仅含普通药物的 Water凝胶性能较差。这一技术平台利用水凝胶与纳米颗粒的协同作用，有助于在局部感染治疗和耐药性防控中实现更持久的四环素释放。