智能响应型水凝胶药物控释体系及其应用

药物控释体系可改善药物分子在机体内的释放、吸收、代谢和排泄过程,显著提高药物利用率并减弱药物的毒副作用。智能响应型水凝胶凭借其刺激响应性、亲水性和无毒性在药物控释方面得到了广泛的关注。本文介绍了智能响应型水凝胶药物控释体系的概念、机理和应用,详细归纳了智能响应型水凝胶药物控释体系的研究进展。按照刺激源不同将智能响应型水凝胶药物控释体系分为pH响应型、温度响应型、光响应型、生物分子(如葡萄糖、酶)响应型、外场(如电场、磁场)响应型、压力响应型、氧化还原响应型及多重响应型水凝胶药物控释体系。进一步介绍了智能响应型水凝胶药物控释体系在治疗癌症、急性肾损伤、眼病、糖尿病等疾病及抗菌、防止伤口感染等方面的应用。最后,基于目前智能响应型水凝胶药物控释体系存在的一些问题(如生物相容性差、存在突释或滞释现象、不可降解等)对其发展做出了展望。     

介孔硅纳米储存器在智能药物释放系统的应用

开发新型细胞微环境刺激响应性智能药物控释系统是目前材料学、药理学与临床医学研究的共同热点之一,其目的在于寻求合适的药物载体,提高药物的安全性、有效性及降低药物毒副作用。本文综述了介孔硅功能复合纳米材料在生物医药领域的应用研究进展;通过对其进行特定的化学修饰、生物修饰、物理修饰,不仅能特异性细胞识别靶向,还能针对病变细胞实现药物定点、定时、定量的“生物爆破”释放;这在药物可控释放、靶向癌症治疗、靶向基因递送等领域展示了其广阔的应用前景。同时,本文还系统地分析和总结了各种智能响应性介孔硅纳米储存器的制备方法和响应机制,包括“无机纳米塞-介孔硅”纳米智能控释系统、“有机大分子控制器-介孔硅”智能功能复合型控释系统、“分子开关控制器-介孔硅”自响应性纳米控释系统等,这为设计新型响应性介孔硅纳米储存器系统提供了借鉴与思路。     

基于环糊精的智能刺激响应型药物载体

智能药物载体凭借其独特的刺激-响应机制控制药物的释放速度和转运部位,已成为当前化学与药学领域的研究热点之一。由于具有提高药物在体内的生物利用度和降低其毒副作用等优点,智能药物载体将在未来的临床治疗中起到越来越重要的作用。近年来,环糊精作为药物载体材料的研究取得了巨大进步,其在药物控释的时间、空间和剂量上更为准确。环糊精具有大环结构,可自组装、易于功能化、天然无毒且价格低廉,已被广泛应用于构筑智能药物载体。凭借其自组装、分子识别和动态可逆性能力,环糊精可以同其他生物相容性材料构筑具有不同性能的智能药物载体。这种载体可在外界刺激下做出相关理化性质改变的反馈调节,包括通过内源性刺激(pH值、氧化还原物质和酶浓度等)和外源性刺激(温度、光、磁场、超声和电压等),进而控制药物的释放。本文综述了面向不同刺激因素的基于环糊精智能刺激响应型药物载体的作用机理、特点和应用的最新研究进展,并对其发展前景作了进一步的展望。     

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。     

光响应性高分子的合成与应用

近年来,关于刺激响应性高分子尤其是光响应性功能高分子的合成及应用备受关注.相比于其他刺激源(pH、温度等),光刺激有光源波长可调节、可远程操控等优点,这使得光响应性高分子具有独特的优点.本文综述了近阶段光响应性高分子合成,包括聚合后修饰法、含感光基元单体的自由基聚合和缩聚等,光响应性功能高分子的光响应机制,以及光响应性高分子在光控药物释放、光电器件、生物传感等领域的应用.     

分子识别与温度响应复合智能材料

研究和开发具有双重和多重刺激响应型智能高分子材料已成为一个重要的发展方向。本文详细地综述了我们近年来在基于聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)和β-环糊精(β-CD)的复合智能线型高分子、复合智能微球和复合智能膜方面的研究进展。不同形式的复合智能材料均采用相同的反应机理制备。综述了制备工艺条件、共聚单体比例、接枝率、客体分子种类和浓度等因素对于不同形式复合智能材料的温度响应性和分子识别特性的影响规律,并对复合智能膜在亲合分离、控制释放和手性拆分等方面的应用进行了介绍。评述了分子识别与温度响应复合智能材料的研究意义和发展方向,并对其应用前景进行了展望。     

刺激响应型多肽的研究及其在肿瘤诊疗中的应用

多肽因其独特的理化性能,如生物相容性好,合成修饰方法简单易行,功能多样化和生物体内响应性高等优点,已被广泛用于构建刺激响应型肿瘤诊疗体系.这种以刺激响应型多肽为基础构建的药物诊疗体系,能够在到达肿瘤以前保持药物的零释放,而在靶向到达肿瘤组织后,在肿瘤组织特殊微环境或是外源刺激下(如肿瘤特异性表达酶的刺激、p H刺激和氧化还原刺激等),实现药物的精准靶向释放同时释放出各种诊疗信号.这种具有特异性刺激响应型的多肽载体可以最大程度的提高药物的抗肿瘤效果,降低药物的毒副作用,以及提高肿瘤诊断的精准度.本文简要综述了近年来不同刺激响应型多肽在肿瘤诊疗领域的研究进展.     

基于胆汁酸的刺激响应聚合物

刺激响应聚合物是当今材料科学研究的热点之一。其在外界刺激下,自身的物理或者化学性质发生变化产生响应,在药物可控释放、生物传感器、催化、吸附分离等方面有广阔的应用。胆汁酸是天然的甾类生物分子,其分子结构中含有羟基和羧基等官能团,容易进行化学修饰,且具有双亲性和一定的刚性。在聚合物中引入胆汁酸分子,能够从结构和功能两个方面丰富刺激响应高分子的研究。一方面,胆汁酸及修饰的胆汁酸既可以作为单体直接聚合,也可以被连接到含有一定官能团的聚合物上,由此可以得到以胆汁酸作为主链、侧基、端基,以及胆汁酸作为星形聚合物的核等多种聚合物结构。另一方面,胆汁酸的引入不仅可以提高聚合物的生物相容性,有效地赋予聚合物胆汁酸结构的独特性质,而且可以用于构建具有一定刺激响应功能的组装结构,进而应用于形状记忆、手性分离、药物载体等材料中。本文综述了基于胆汁酸的刺激响应聚合物近年来的相关工作,从基于胆汁酸的刺激响应聚合物的分子设计和结构构筑出发,结合其性质和应用进行论述,也对该领域的改进和发展提出展望。     

点击化学在生物医用高分子中的应用

点击化学的概念提出不到10年,由于其反应条件温和,反应效率高,产物后处理简单等诸多优点而备受关注。本文概述了点击化学技术应用于生物医用高分子材料的合成,主要介绍了铜催化叠氮炔环加成(copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition)点击化学合成和制备多功能性和智能响应性高分子用于非病毒高分子基因载体、高分子胶束药物载体和水凝胶控制释放体系等的研究和最新进展,提出了点击化学在生物医用高分子材料合成中应用的主要问题,并对其发展前景进行了展望。     

智能中空药物载体的门控设计

由于具有独特新颖的结构和广泛的应用领域,中空材料已成为合成化学和材料化学研究的热点;特别是其高的表面体积比、低密度及大空腔等特点,成为药物递送载体的最佳选择.通过对中空结构的精确选择和精准修饰,可赋予中空材料独特的刺激响应行为,从而实现该类药物载体的智能设计和药物的可控释放.目前,构建中空智能载体主有以下两条思路:(1)利用自身可对环境中的物理化学刺激做出响应的中空材料作为载体;(2)在中空载体表面修饰功能性分子,以实现在特定的刺激下精确控制孔道的“开-关”转换.其核心在于分子组成和构型的精准调控.基于此,本文综合评述了中空智能载体的可控释放机制.首先介绍中空药物载体的发展历史,随后阐述药物分子在中空结构中的扩散规律,并总结了中空结构载体的智能响应行为、不同的门控机制、控制释放原理以及应用前景,最后对未来的发展做了展望.     

高分子基环境响应性肥料的研究进展

随着农业现代化进程的不断推进和高分子材料的不断发展,环境响应性肥料作为一种新型的功能化肥料正受到越来越多研究者的关注.环境响应性肥料是指能够根据温度和土壤环境中特定的刺激响应信号来改变吸水、保水和养分释放等行为,从而达到智能调控土壤中水分和养分的新型多功能肥料.本文首先简要介绍了肥料的发展阶段,然后根据外界刺激信号的不同和肥料实际的应用效果,将环境响应性肥料分为温度响应性肥料、pH响应性肥料和盐敏感性肥料,并对其制备方法、刺激响应行为和应用领域进行了综述.可以预期,天然高分子基环境响应性肥料、多重响应性智能肥料和生物响应性肥料的制备及其应用研究将会成为今后肥料科学的发展趋势.     

功能多肽在肿瘤治疗中的应用及研究进展

多肽具有生物相容性好,功能多样化,生物体内响应性高及合成修饰方法简单易行等优点,已被广泛用于构建靶向药物传递系统。以具有靶向功能和刺激响应性的多肽为基础构建的药物传递系统,能够将药物定向地运送到肿瘤区域。药物传递系统到达肿瘤组织后,在肿瘤组织特殊微环境或外源刺激下,实现药物的精准释放。这种具有特异性肿瘤靶向和刺激响应型的多肽载体可以最大程度地提高药物的抗肿瘤效果,降低药物的毒副作用。本文简要介绍了常用的靶向多肽和刺激响应型多肽,并讨论了基于功能型多肽的药物载体在肿瘤治疗方面的应用。     

基于生物矿化的纳米载药体系

基于生物矿化的纳米载药体系具有制备简单、良好的生物相容性和控制药物释放的能力、易被修饰且具备多功能性和靶向性等优点,在临床中拥有巨大的应用前景。本文系统阐述了基于生物矿化的纳米载体的构建原理和分类,重点介绍了它们的靶向性策略和刺激响应释放策略,并展望了其在临床治疗中的应用。     

酶响应性线形-树枝状嵌段共聚物的合成、性能及应用

酶响应性线形-树枝状嵌段共聚物(LDBCs)能对内源性酶产生特异性响应,与只能对外源性刺激信号(如温度、光等)产生响应的聚合物相比,酶响应性LDBCs具有高选择性和更好的生物相容性,作为生物医用材料更适合在人体内使用。通过变换LDBCs的酶响应基团、线形链和树枝化基元,可调控酶响应性两亲LDBCs的自组装和酶响应性解组装性能。由于其独特的酶响应性能和优良的生物相容性,在药物递送和生物医学影像等方面有广阔的应用前景。本文总结归纳了酶响应性LDBCs的合成方法、LDBCs的结构(如线形链长度和结构、树枝化基元的疏水性)对其自组装性能和酶响应性能的影响以及应用,并对酶响应性LDBCs的发展方向进行了展望。     

基于生物矿化的纳米载药体系

基于生物矿化的纳米载药体系具有制备简单、良好的生物相容性和控制药物释放的能力、易被修饰且具备多功能性和靶向性等优点,在临床中拥有巨大的应用前景。本文系统阐述了基于生物矿化的纳米载体的构建原理和分类,重点介绍了它们的靶向性策略和刺激响应释放策略,并展望了其在临床治疗中的应用。     

糖聚肽高分子的合成、自组装及生物医学应用

糖聚肽高分子是一类由聚肽(也称聚氨基酸)和糖类化合物(包括单糖、寡糖和多糖)构成的生物可降解高分子.糖聚肽高分子具有与天然糖蛋白分子类似的化学组成,能够在一定程度上模拟天然糖蛋白的结构和性能,近年来引起了学术界的广泛研究兴趣.本文总结了糖聚肽高分子的合成方法及其在水溶液中的自组装行为,并着重评述了糖聚肽高分子在生物分子识别、靶向基因/药物传输和组织工程支架等生物医学领域中的应用.     

肿瘤靶向性高分子纳米载体研究现状与展望

综述了肿瘤靶向性高分子纳米载体在抗肿瘤药物的靶向性输送和控制释放方面的研究进展,并详细介绍了被动肿瘤靶向性、主动靶向性、生物可降解性、pH敏感性、还原敏感性、酶敏感性和温度敏感性高分子纳米载体的研究现状,展望了该研究领域的发展方向.     

可控释放二氧化硫的高分子纳米药物

近年来,二氧化硫(SO₂)气体分子在肿瘤治疗领域展现出巨大的潜力.然而,传统的使用气体吸入或亚硫酸盐作为供体的方法难以应用于临床.本综述首先介绍了一系列能够响应性释放SO₂的有机小分子供体,梳理了这些小分子供体的化学结构及响应性释放方式.接着,回顾了近年来可控释放SO₂的高分子纳米药物在肿瘤治疗研究中的发展,简述了这些纳米药物的治疗机理及抗肿瘤效果.研究表明：将SO₂与高分子纳米载体技术相结合,解决了有机小分子供体存在水溶性差、肿瘤靶向性不佳等问题.制备的可控释放SO₂的高分子纳米药物能够实现在肿瘤部位的靶向富集及SO₂气体的可控释放,表现出良好的抗肿瘤治疗效果.最后,分析并指出了可控释放SO₂高分子纳米药物面临的挑战,并对其未来的发展进行了展望.     

活性氧刺激响应纳米载体

纳米载体一般是由天然高分子或人工合成高分子组成的、纳米级范畴的运输系统,具有减少药物毒性、提高药物的靶向性、增加药物有效性等优点。随着生物医学技术的进步,有研究表明,作为氧化代谢产物的活性氧(ROS)在疾病部位常常伴随着过表达的异常现象。基于此,近年来ROS刺激响应纳米载体获得了关注和发展,以不同响应机制的ROS响应基团为基础,发展了一系列的ROS响应纳米载体,实现了疾病部位ROS刺激下的药物特异性可控释放。该文聚焦于近年来常用于纳米载体的ROS响应基团,依据元素划分为两大类:硫族元素类响应基团(硫醚、缩硫酮、硒化物、二硒化物、碲化物)和其他元素类响应基团(芳香硼酸酯、过氧草酸酯、二茂铁);通过不同的设计理念将其引入纳米载体,根据ROS响应纳米载体的不同响应机制(疏水-亲水相变、断裂),探讨了载体各自的ROS响应情况、体外药物释放情况,以及在活体中的应用情况。     

植物凝集素在生物医用领域中的应用

对植物凝集素在生物医用功能材料中的应用进行了综述。介绍了植物凝集素的发现历程、分类,详细阐述了植物凝集素在靶向性药物载体、刺激响应性药物载体、靶向及刺激响应性药物载体、生物传感器、医用高分子聚合物材料方面的研究进展。最后对植物凝集素运用于生物功能材料的优势和面临的挑战进行总结,对其进一步的发展方向作出了展望。