该工作介绍了水凝胶作为药物载体的应用，具体介绍了一种基于聚丙烯酰胺/海藻酸钙-CaCl2(PAAm/Alg-Ca)的复合双网络(DN)水凝胶，该体系具有高拉伸强度、在湿基底材料上呈现出足够粘附力、pH响应的溶胀行为、耐寒性、低温可恢复性、生物相容性及可持续药物释放行为，为开发抗癌药物的低温保存和递送载体奠定了基础。
01
研究内容简介
胶质母细胞瘤是成人最常见的原发性恶性脑肿瘤，可造成显著的神经系统发病，通常引起小于2年的短生存时间。丙卡巴肼、洛莫司汀和长春新碱通常用于治疗胶质母细胞瘤。与阿霉素、5-氟尿嘧啶等典型抗癌药物不同，洛莫司汀需要在冷冻状态下储存和运输，以保持药物的有效性。此外，洛莫司汀的缓释行为也是维持整个治疗期间药物水平恒定所必需的，因为药物的突然释放可能缩短治疗效果的总持续时间并引起严重的*性和不良反应。因此，迫切需要开发具有药物持续释放的洛莫司汀冷冻保存载体，作为实现理想的胶质瘤抗癌治疗的可行平台。
由大量水和交联聚合物网络组成的水凝胶作为药物载体具有许多优点，包括物理性能可调、理想的降解性、可忽略的细胞*性和显著的药物包封能力。然而，水凝胶作为药物载体，特别是低温贮藏抗癌药物，仍存在以下基本限制:(1)低强度水凝胶在应用过程中容易破裂;(2)水凝胶结构交联点少，药物泄漏，负载效率低;(iii)缺乏组织粘附能力导致在病变部位停留时间短;(iv)常规水凝胶在零下温度下弹性减弱。在此背景下，我们制备的复合水凝胶多功能性主要体现在其易于溶液加工、优越的湿粘性、良好的回收率、灵敏的pH响应性和良好的生物相容性。更有意义的是，所制备的水凝胶用于在?20℃低温下包裹洛莫司汀，不仅呈现出了良好的药物包封能力，而且表现出了作为一种有效载药载体的持续药物释放行为。综上所述，本研究为低温洛莫司汀水凝胶递送体系在化疗过程中保持有效性提供了必要的策略。
Scheme1.ApplicationofhybridPAAm/Alg-CabasedDNhydrogelincryopreservationandsustainedreleaseofanti-cancerdrugs.
图文详解：
(1)PAAm/Alg水凝胶的形态和物理性质
PAAm/Alg水凝胶的多孔形态、相应的平均孔径和分布如图1AB所示。PAAm/Alg水凝胶的孔隙率为75.43%，与SEM图显示的高度多孔结构非常一致。此外，水凝胶的密度小于1g·cm?3表明所制备的水凝胶保持了轻质优势(图1C)。
将PAAm/Alg水凝胶浸入蒸馏水中后，对其溶胀行为进行评估并显示在图1E中。水滴在水凝胶表面快速扩散，空气中的水接触角测量为22.5°±0.8°，表明具有极好的表面亲水性(图1E的插图)。由于能够保留大量的水和良好的亲水性，PAAm/Alg水凝胶具有广泛的应用潜力，例如渗透脱盐、药物输送和组织工程。图1D还说明了水凝胶基于溶液的简便加工性和光学透明度。根据压缩和拉伸实验结果，PAAm/Alg水凝胶在25°C下表现出较高的压缩强度、杨氏模量和拉伸伸长率(图1F-I)。如此优异的力学性能对于扩展所制备的水凝胶在药物递送和组织工程领域的应用具有指导意义。
Figure1.MorphologyandphysicalpropertyofthePAAm/Alghydrogel.(A)SEMimage.(B)Poresizedistribution,and(C)porositydensity.(D)Facilesolution-basedprocessabilityandopticaltransparency(scalebar=2cm).(E)Swellingratioofthehydrogelafterimmersingindistilledwaterfor48h,andtheinsetshowedWCAmeasurement.(F–I)Tensileand