智能纳米凝胶的合成及其生物医学应用

智能纳米凝胶的合成及其生物医学应用制作者：许传飞定义：智能纳米凝胶是高分子微凝胶的一种，一般情况下它的粒径不大于100mm。这种能够感应外界环境的变化并因此而发生相应的物理化学性质的物质称作变化智能纳米凝胶。引起的因素：括温度、离子强度、CH值、溶剂以及光、电、磁、压强等。应用领域化妆品工业、涂料行业、印刷业，尤其是在生物医药行业的应用最为引人注目，如生物活体标记、免疫隔离细胞移植、基因治疗和药物定位缓释等。凝胶材料的研究进展全面早在50年代就对智能凝胶的溶胀变化作过理论上的研究。著名的凝结专家tanaka的实验室发现凝胶的体积变化并给出其状态方程凝胶。凝胶的体积和结构的改变如图：纳米智能凝胶的合成：#高分子微凝胶的制备可以归结为物理和化学两种方法。智能纳米微凝胶的生物医学应用目前高分子智能微凝胶在药物载体和基因工程治疗方面的应用已成为现代高分子科学发展的新方向。智能药物载体的单体主要按其作用机制来选则，而基因工程治疗上应用的材料一般为带有一定电性的高分子微凝胶。本实验室用@A异丙基丙烯酰胺为单体，按不同的生物医学应用设计两种体系。一种是具有光和温度响应的纳米微凝胶体系，光敏分子将微凝胶体系接受的一定波长的光能转化为热能，最终实现纳米凝胶的体积相变，可以用于药物的智能放。另外一种是将离子型单体引入微凝胶，使其具有!和温度双重响应，主要应用在基因的定向运输方面。药物机理：药物分子与天然或合成高分子载体通过化学键合、物理吸附或包裹，在不降低原有药效并抑制其副作用的情况下，以合适的浓度和时间将控释系统导向至患病的部位，然后体系通过一系列的物理、化学及生物控制，将药物等以最佳剂量和时间释放出来，达到定时、定位、定量发挥药物的疗效。纳米载药体系和传统药物在体内的释放曲线8）控制释放，:）所需的最大剂量，;）缓释，）所需的最小剂量，9）传统释放活性组分与载体纳米凝胶的结合方式主要有三种第一为贮存式结构，药物集中在内层，外层为高分子材料纳米凝胶薄膜；第二种结构是基体式，药物均匀的分散于微凝胶内；第三是化学结合式，主要通过化学键将药物连接在微凝胶载体上。载药体系的靶向作用是设计合成纳米微凝胶体系的关键问题之一根据载体的结构可以将其靶向分为三种第一是主动靶向，载药体系能识别与病变部位的组织或细胞的特定抗原或受体，通常在载体表面接上特定的单克隆抗体、某些细胞因子或配体蛋白。第二是被动靶向机理，具有一定的粒径范围和表面性质的载体载体内循环时被特定的组织或器官捕获。最后一种是物理靶向，这种靶向的原理是利用病变部位与正常组织在温度、酸度等血液微环境的不同，或利用电场、磁场、光等外界因素作用于栽药系统，实现其靶向移动。用高分子凝胶前景：生物医用高分子凝胶是最近发展起来的交叉研究领域，如具有仿生功能的凝胶，组织工程用高分子凝胶，以及是缓释、靶向制剂用的智能高分子纳米凝胶。以高分子微凝胶作为载体的智能药物制剂已经实现了商品化，以高分子微凝胶作为载体的智能药物制剂已经实现了商品化，如１９９０年美国上市的商品名为Ｎｏｒｐｌａｎｔ类固醇激素，商品名为Ｏｃｕｓｅｒｔ治疗青光眼的皮罗卡品等。相信随着高分子科学和生物医学的不断发展，新的智能纳米微凝胶载体和效果更佳的生物医学工程药物制剂将会被研究出来。