[发明专利]一种电荷引导的微纳米可黏附水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明属于药用载体技术领域，提供了一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球及其制备方法与应用，该水凝胶微球制备方法如下：(1)以硼酸酯和葡聚糖反应形成两亲性嵌段共聚物，加入硬脂胺，得到以两亲性嵌段共聚物为核心的带正电荷的脂质体；(2)以透明质酸和甲基丙烯酸酐合成水凝胶，利用微流控装置，将水凝胶和脂质体混合，制备水凝胶微球，紫外光交联，形成交联水凝胶微球；(3)在交联水凝胶微球表面接枝多巴胺，获得电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球。本发明建立了一种高效的软骨粘附、软骨基质穿透、软骨细胞靶向的给药系统，解决了药物难以渗透软骨基质的难题，是一种极具潜力的软骨药物高效递送材料。

技术领域

本发明属于药用载体技术领域，具体涉及一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球及其制备方法与应用。

背景技术

众所周知，利用生物材料加载药物，配合生物材料的功能化，是提高药物疗效的主要途径。其中，提高药物利用率是生物材料最重要的功能之一，它可以减少药物的用量，减少药物的毒副作用。提高药物穿透组织的能力是目前提高药物利用率最重要的方法之一。常规生物材料(如水凝胶和静电纺丝)可有效地将药物渗透到病变部位，如具有良好渗透性的组织(如皮肤、粘膜、肌肉等)。然而，一些组织或器官(如肿瘤和大脑)由于其特殊的生物结构或组成，往往导致药物渗透困难。

软骨也同样面临着药物渗透困难的问题。软骨是一种没有血管、神经和淋巴的组织，其基质由胶原蛋白、纤维网和蛋白多糖组成。胶原纤维网络由大量的II型胶原和少量的Ⅸ型、Ⅺ型胶原组成，孔径为60～200nm，形成高密度的细胞外基质。蛋白多糖中存在大量的带负电荷的硫酸软骨素粘多糖链，使软骨基质具有很强的负静电屏障作用。因此，这两个巨大的屏障阻碍了软骨的药物渗透。目前，由于尚缺乏有效的给药系统来突破这些障碍，难以满足临床对软骨疾病药物疗效的需求。

设计合适的药物递送载体，是克服软骨给药两大障碍和实现有效给药的重点。目前，药物传递载体通常设计在纳米尺度上，以克服软骨基质的致密结构带来的给药障碍。Lin et al.设计了可降解的聚(n-异丙基丙烯酰胺)纳米颗粒，用于负载抗炎肽，使得软骨细胞摄入的纳米颗粒可以抑制软骨炎症。鉴于软骨基质的负电荷性质，人们在药物上修饰阳离子基团以增加其渗透性。Bajpayee et al.以带正电的亲和素作为模型药物，研究了电荷驱动的软骨运输和药物运输，证明了带正电的亲和素能更好地被软骨吸收，并且在软骨中停留的时间更长。此外，Bajpayee et al.通过将地塞米松前药与带正电的壳聚糖共价结合，使药物更好地渗透到软骨基质中。因此，使用带正电荷的纳米粒子修饰药物是克服两大软骨障碍的可能解决方案之一。然而，实验证明，纳米粒子可能引起的炎症反应和带正电荷的药物修饰导致的疗效降低或改变都是该方案的严重缺陷。

脂质体由于其高生物相容性、不易引起炎症反应、物理化学性质(如大小、导电性、渗透性)具有可塑性，目前已被认为是软骨药物的理想载体之一。Ji et al.使用饱和磷脂酰胆碱改性脂质体，负载抗炎药物，以达到持续药物释放和改善骨关节炎环境的润滑性的作用。此外，Elron-Gross et al.应用载药地塞米松和双氯芬酸脂质体治疗软骨病表现出显著提高疗效，降低了药物初始剂量。Elsaid et al.使用罗丹明标记的脂质体来证明脂质体穿透软骨基质的能力，结果表明，细胞极化肽修饰的脂质体具有较强的软骨细胞结合能力。因此，带正电的脂质体载体可以克服软骨致密结构的阻碍和带负电的软骨，穿透软骨基质，实现药物的控释，是一种理想的软骨疾病药物纳米载体。

骨关节炎(OA)的发病机制之一是软骨细胞的氧化应激反应，导致软骨细胞凋亡，软骨基质降解，关节软骨损伤加重。目前，有效的OA治疗方法之一，是向关节腔注射抗氧化剂，清除软骨细胞中的ROS(生物体内活性氧)。研究表明，当归多糖、姜黄素、没食子酸(GA)等抗氧化剂能显著抑制氧化应激诱导的软骨细胞凋亡，改善OA疾病的进展。然而，这些抗氧化剂具有化学活性，容易与滑液中所含成分发生反应，从而降低了药物对ROS的去除效率。此外，它们不能积极穿透软骨基质，这进一步降低了药物的效果。