一种pH/GSH双重响应水凝胶药物递送系统及其制备方法、应用

本发明属于药物制剂，具体涉及一种ph/gsh双重响应水凝胶药物递送系统及其制备方法、应用。

背景技术：

1、化疗是临床肿瘤治疗不可代替的核心治疗手段，但传统化疗的非靶向给药方式存在靶向性差、毒副作用大、生物相容性低等瓶颈。阿霉素（dox）作为广谱抗肿瘤药，存在血液循环稳定性差，半衰期短、生物毒性显著等缺陷；姜黄素（cur）具有协同抗肿瘤、抗氧化、抗炎及抗血管生成等多重药理活性，但水溶性极低、口服吸收差、体内代谢快，半衰期短，极大限制临床转化。

2、阿霉素（dox）是一种抗生素类药物，化学式为c27h29no11，具备强效抗肿瘤活性，广泛应用于各类癌症治疗中。姜黄素（cur）作为从姜黄根茎中提取的多酚类化合物，化学式c21h20o6，兼具抗炎、抗氧化、抗肿瘤及抗血管生成等多重药理活性。

3、目前单一响应型水凝胶难以适配胃肠道的ph差异（胃ph 2.0、小肠ph 6.8）与肿瘤组织中高浓度的谷胱甘肽，存在胃中提前释药、靶向性不足、双药负载效率低等问题。

4、因此，开发能够同时解决 dox 靶向递送与 cur 生物利用度提升的双药共递送系统，解决单一响应型水凝胶存在的问题，已成为化疗领域亟待突破的重要方向。为应对上述挑战，先进药物递送载体的设计与开发成为生物医药领域的研究热点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明构建一种ph/gsh（还原型谷胱甘肽）双重响应水凝胶药物递送系统及其制备方法、应用，通过席夫碱反应将酰肼功能化柱芳烃与3,3'-二硫代双(丙酰肼)（dtph）交联到氧化海藻酸钠（osa）分子链上，利用酰肼功能化柱芳烃的空腔结构与疏水作用增强对 cur 的负载能力，借助席夫碱键的 ph 敏感性与二硫键的gsh响应性，实现两种药物在模拟胃肠道环境中的靶向释放与持续递送。本研究不仅可以为脂溶性生物活性成分与水溶性化疗药物的协同递送提供新策略，还将解决 dox 非靶向毒性与 cur低生物利用度的双重难题，实现阿霉素与姜黄素高效负载、胃肠道稳定、肿瘤微环境精准释药、协同抗肿瘤，对解决化疗药物临床应用瓶颈具有重要意义。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种ph/gsh双重响应水凝胶药物递送系统，包括以下原料制备而成：氧化海藻酸钠（osa）、酰肼柱芳烃和3,3'-二硫代双(丙酰肼)（dtph）；优选的，酰肼柱芳烃选择酰肼柱[5]芳烃（hp5），是由酯基柱[5]芳烃经酰肼化修饰得到的衍生物。

4、一种 ph/gsh 双重响应型水凝胶药物递送系统在可饮用口服制剂，脂溶性生物活性成分与水溶性化疗药物的协同递送或在胃肠道修复敷料中的应用。

5、一种ph/gsh双重响应水凝胶药物递送系统的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）氧化海藻酸钠（osa）的制备

7、将海藻酸钠（sa）悬浮于无水乙醇中，加入高碘酸钠水溶液，在室温避光条件下反应，使海藻酸钠氧化，反应结束后，加入乙二醇终止反应，经乙醇沉淀、纯化、浓缩及冷冻干燥，得到氧化海藻酸钠；

8、（2）酰肼功能化柱芳烃的制备

9、将酯基柱芳烃溶解于甲醇中，加入水合肼，加热回流反应；冷却后收集沉淀并洗涤干燥，得到酰肼柱芳烃；

10、（3）水凝胶的制备

11、将氧化海藻酸钠、酰肼柱芳烃和3,3'-二硫代双(丙酰肼)分别配置成水溶液，混合后经超声处理，即得所述水凝胶药物递送系统。

12、进一步地，上述步骤（1）中，所述海藻酸钠与高碘酸钠的质量比为（5:3.6~4.4），优选为 5:4；所述反应在室温避光条件下，磁力搅拌4~6 h；所述纯化具体是加入无水乙醇使产物沉淀，沉淀物经真空过滤纯化2~4次；所述浓缩具体是将纯化后所得粗产物复溶于去离子水后，于50~70℃下旋转蒸发浓缩；所述冷冻干燥的时间为40~50h。

13、进一步地，上述步骤（2）中，所述的酯基柱芳烃为酯基柱 [5] 芳烃，所述酯基柱[5]芳烃与水合肼的质量体积比为（45 mg~55 mg）:10 ml，优选为50 mg:10 ml；所述加热回流反应温度为80℃，时间为8 h；冷却后，通过抽滤收集沉淀，依次用甲醇、二氯甲烷洗涤产物。

14、进一步地，上述步骤（3），所述氧化海藻酸钠水溶液的质量体积浓度为8%～12% w/v，优选为10% w/v；所述的酰肼柱芳烃优选为酰肼柱[5]芳烃，其和3,3'-二硫代双(丙酰肼)水溶液的质量体积浓度独立地选自5%~15% (w/v)；所述混合是将3,3'-二硫代双(丙酰肼)和酰肼柱芳烃溶液超声3min，再加入氧化海藻酸钠溶液，继续超声5min，制得水凝胶；其中，氧化海藻酸钠溶液、酰肼柱[5]芳烃溶液、3,3'-二硫代双(丙酰肼)溶液的体积比为 (180～220):(18～22):(18～22)，优选为200:20:20。

15、如上述制备方法得到的水凝胶药物递送系统的载药方式。

16、进一步地，上述载药方式为：将载药药液、3,3'-二硫代双(丙酰肼)水溶液与酰肼柱芳烃水溶液混合，超声处理3 min，随后加入氧化海藻酸钠溶液水溶液，超声处理5 min，即得药物；所述载药药液包括姜黄素（cur）和阿霉素（dox）中的至少一种；所述的酰肼柱芳烃优选为酰肼柱[5]芳烃。

17、当同时负载姜黄素和阿霉素时，二者的体积比为1:1，质量浓度比为 (8~12):1；所述载药药液、3,3'-二硫代双(丙酰肼)溶液、酰肼柱芳烃溶液的体积比为1:(1.8～2.2):(1.8～2.2)，优选体积比为 1:2:2。

18、本发明的有益效果如下：

19、1、本发明的水凝胶药物递送系统为多糖基复合水凝胶，制备简便，mtt及细胞成像实验证实，水凝胶对l929细胞无显著毒性，细胞存活率均高于90%，生物相容性优异。

20、2、本发明的水凝胶具有三维连通多孔结构，力学性能、热稳定性优良，利于药物包载与扩散，具备 ph/gsh 双重响应释药能力，自愈合能力强；

21、3、水凝胶具备优异的可注射性与结构稳定性，满足微创给药、原位成型的使用需求，有效拓宽了该智能响应水凝胶在药物递送领域的实际应用场景。

22、4、具备优异的动态自愈合特性，在外力破坏导致网络断裂后可快速重构交联网络、恢复力学结构完整性，有效提升了水凝胶在给药过程中的结构抗损能力与使用稳定性，适配微创注射、体内破损自愈及长效药物递送的应用需求。

23、5、sem证实形成均匀贯通的三维多孔网络，为双药高效负载提供空间，利于溶胀渗透及药物扩散；流变测试证实储能模量始终高于损耗模量，具备稳定的类固体弹性网络结构。

24、6、柱芳烃的空腔结构使本发明水凝胶在肿瘤细胞中缓慢释放，为基于柱[5]芳烃构建多功能超分子化疗平台开辟了新视角。

25、7、本发明水凝胶药物递送系统对阿霉素（dox）与姜黄素（cur）的负载率均达到99%以上；所负载的姜黄素（cur）与 dox 联合使用可实现协同增效，能够破坏肿瘤细胞内的氧化还原平衡，使细胞凋亡实现协同抗癌效果，同时降低单一药物的使用剂量及毒性。

26、8、具备ph/gsh双重响应能力，精准响应释药：在模拟胃液（ph 2.0）中结构稳定、溶胀率低，可保护药物免受胃酸降解；在模拟肠液（ph 6.8）及还原环境（10 mm gsh）中快速降解释药，在模拟肠液中12 h累计释放率均超89%；实现肿瘤微环境靶向可控释药，解决正常组织药物泄漏及靶向性差的问题。