您好!欢迎访问耐驰科学仪器商贸(上海����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������)有限公司网站!
全国服务咨询热线:

021-51089255

当前位置:首页 > 技术文章 > 应用故事 | 流变在医����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������药上的应用——愈伤载药凝胶

应用故事 | 流变在医药上的应用——愈伤载药����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������凝胶

更新时间:2024-05-31&����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������nbsp; &nb����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������sp;   ����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������;点击次数:481

什么是凝胶?凝胶,是那些由无机小颗粒和����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������有机大分子等组成的混合体系,一般呈液态或半固����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������体形态。凝胶材料具备许多优异的性能,使其在制药中����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������得到广泛应用。良好的生物相容性使得大多数凝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������胶都可以被人体吸收;缓释控释特性有助于����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������实现病灶区的原位治疗;良好的稳定性使凝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������胶能够长期停留以达到持续缓释治疗的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������功效;良好的流动性使其易于涂抹����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������和吸收;相比较于含油含蜡的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������半固态制剂,凝胶制剂不会污染我们����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������的衣物…以及还有许多其他优良����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������特性。

图1 凝胶的分类

组成上看,如图1所示。凝胶����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������可分为单相凝胶和两相凝胶两类。在两相凝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������胶中,一种是通过范德华力维持在一起的连����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������续相凝胶体系,一种是通过静电相互作用保持在一起的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,例如化氢氧化铝凝胶。触变性����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������就是这种两相凝胶最重要的特性,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������当这种凝胶被剪切时,例如经历了强烈����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的摇晃,分子间的弱键合作用被破坏,从而形成溶胶。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������静置时,颗粒自由碰撞,再次发生絮凝,凝胶����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������结构重建。因此,这种类型的凝胶在����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������溶胶和凝胶之间来回变化,不同应用场景����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������下的流动行为强烈影响着产品的使����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������用过程。


其次是单相凝胶,同样也有两种类型,不可逆和可����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������逆两种。它们都存在一个三维网络交联结构来使凝胶����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������保持稳定,但在不可逆体系中,由于结构����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������是通过共价键交联的,这个网络结构不能被破坏。然����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������而在可逆体系中,这种网络结构是由较弱的相互作用(����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������如氢键)保持的,是热可逆的。因此,凝胶在����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������不同温度下的流动性和稳定性便是我们在该类凝胶材����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������料上的研究重点。


在单相凝胶中,还有两类比较特殊的凝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������胶,一个是条件触发凝胶,它实际����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������上是一种不可逆的凝胶。在使用之前,它显����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������示为液体,当受到温度、pH、����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������离子浓度以及引发剂等的触发时,它可以在zhi ding 区域内发生交联形成不可逆凝胶,以达到定点释放����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������药物的效果。因此胶凝点的设计是关键,如胶凝温度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������和胶凝时间。本文的重点也是����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在该类凝胶上。


水凝胶是另一种不可逆的单相凝胶����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。水凝胶可以广泛用于填充载体,以支撑我们的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������皮肤甚至器官。想要能够起到支撑填����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������充的作用,就需要较高的强度,那����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������么在流变中就可以用模量这个概念来表征这种支����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������撑强度了。

骨折怎么治?大家多多少少应该都见过,把错位的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������骨头摆正后打上石膏,静养数月使骨����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������头生长愈合。打石膏的作用在����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������哪呢?就是为了保证骨头断裂处处����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������于闭合的状态,只有骨头的断面紧密连����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������接在一起,其中的神经血管等组织����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������结构才能快速生长使断骨重连。骨头非常的硬,断����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������面往往又不平整,是很难紧密贴合����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在一起的,因此修复需要很长的时间,经常是按月来����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������计算的。那么我们不妨换个思路,在断裂的骨����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������裂缝中间填入柔软的凝胶填料,把断面充分连接起来����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,就能促进其愈合生长,那这个就是骨����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������愈伤凝胶,如图2所示。

图2 骨愈伤凝胶辅助骨裂缝愈合示意图

那这种凝胶需要怎样的流变����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������性质呢?为了能够充分填满整个裂缝,需要����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������该凝胶在注射阶段具有不错����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的流动能力,能够充分自适应骨裂缝的形状����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。填满整个裂缝之后,又能够尽快����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������将这个形状固定住,不再流动,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������即便病人进行简单的活动也不会使得凝胶从骨����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������缝中流出,形成具有一定强度的凝胶状态,充分连接骨����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������裂缝,促进其愈合。那么病人����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������被注射了该骨愈伤凝胶,需����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������要多长时间才能由液体状态转变具����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������有一定强度不会流动的凝胶呢?到底需要静养多久才����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������能进行简单的活动呢?这就可以通过流变学的指标����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������来进行评价了。

图3 骨愈伤凝胶的温度扫描---确定存����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������储使用温度条件

该凝胶主要是一类以溶液状态给药后����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,在用药部位立即发生相转变,由液态转化形����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成半固体凝胶的制剂。主要有温度敏感型、pH����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������敏感型以及离子敏感型等等。影响骨愈伤����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������凝胶发生这种相转变的因素主要就是温度了����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������,图3就是该骨愈伤凝胶的单频����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������振荡温度扫描曲线,可以看出����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在冰箱冷藏存储条件4℃下G’’>����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������G’,显示为类液体行为,具有良好的����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������流动性,能够稳定存储;28℃左右开始发生凝胶化转����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������变G’=G’’;随后当温度到����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������达37℃左右时,刚好在体����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������温附近,凝胶模量最大,完成凝胶。该配方����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������契合整个存储以及使用场景。

图4 不同酶含量骨愈伤凝胶的单频时间扫描-����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������--确定凝胶时间

使用温度没有问题,那愈伤凝胶需要多长����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������时间能够由液体转变为固体形成具有一定强度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的凝胶,可以通过单品时间扫����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������描测试来进行表征,在发生凝胶����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������之前,在流变曲线上显示为����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������G’’>G’的类液体行为,当G’=G’’时到达凝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������胶点,凝胶开始形成三位网络结构,初具结构,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������整体形状开始固定不再发生流动变化。����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������经过凝胶点以后,G’>G’’,展示为类固体的行为����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,且模量不断增加直至走平形����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成凝胶。图4为两种骨愈伤凝胶材����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������料在37℃时测试结果。1#添加50phr酶,2����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������#添加25phr酶。可以发现酶的含量直接影响材����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������料的凝胶时间,酶含量越高凝胶时间越����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������快。酶含量多了是可以促进凝胶����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������化时间,提高材料的模量。当然����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������这个量肯定也不是越多越好,因此我们可以通过流变����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的数据和其他生物数据来共同分析得到最佳����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的配方配比。

从本文的测试可以看出,流变的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������测试并不仅仅是拘泥于,测一个样����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������品的黏度是多少,模量是多少,流变的测试是可以贴合����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������并模拟实际使用应用场景的。测����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������试或许并没有太大的难度,难的����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在于思考如何设计这样的测试实验,如何用得到����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������的数据来分析指导我们的应用����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。因此最重要的点可能并不是我们流变本����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������身,而是首先充分了解自己产品本身����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������在使用过程的各种变化行为,然后才能通过包括流����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������变等的各种测试手段来辅助研究其各种行为。

作者

杨阳

耐驰仪器公司应用实验室


耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司
地址:上海市外高桥保税区富特北路456号1#楼����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������3层A部
邮箱:nsi@netzsc����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������h.com
传真:021-58663120
关注我们
欢迎您关注我们的微信公众号了解更多信息:����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
欢迎您关注我们的微信公众号
了解更多信息