近日，中科院青岛生物能源与过程研究所研究员崔球团队和天津科技大学科研人员合作，以水溶性广谱抗生素——盐酸四环素为模型药物，构筑了一种新型的纳米纤维素(CNF)基载药包封结构，该研究成果可实现对药物的智能可控释放。相关研究成果发表在《美国化学学会应用材料与界面》上。
研究人员发现利用植物纤维素制备得到的CNF材料，除了具有纤维素本身的性质外，还具有纳米级尺度、高长径比、高比表面积、低热膨胀系数、优越的机械性能和光学性能等诸多特性。其中，CNF水凝胶因其较好的生物相容性、可降解性和力学稳定性，成为生物医学应用领域的重要材料，在药物缓释、伤口敷料、组织工程支架等方面都有应用，但其药物释放初期的突释问题仍有待解决，而且针对特定药物的缓释时间也亟须提高。
研究人员首先制备了多孔聚多巴胺纳米颗粒(MPDA)对药物进行负载，然后用氧化石墨烯(GO)对其进行包裹，再将GO包裹的MPDA封装于由物理交联作用形成的CNF水凝胶中，制得复合水凝胶材料。在该封装结构设计中，GO包裹既可起到降低药物突释、延长药物缓释和增强复合水凝胶的作用，又可协同MPDA赋予复合水凝胶近红外光响应性。
CNF提供的3D网络结构作为第二层封装，既有利于进一步降低药物突释和延长药物缓释，也可起到屏蔽GO毒性的作用，使最终的复合水凝胶具有非常好的细胞相容性。实验结果显示，该复合水凝胶的机械强度是纯CNF水凝胶的5倍，其药物缓释时间分别是PDA/CNF复合水凝胶和纯CNF水凝胶的3倍和7.2倍，且其药物的可控释放行为可通过改变MPDA和GO的比例进行调节。
此外，该复合水凝胶材料具有敏感的近红外光响应和pH响应的可控释放特性，其药物缓释初始阶段的突释性也明显优于其他同类材料。因此，这种新型的CNF基载药包封结构的设计，将有利于新型智能载药材料的开发，并有望替代传统的石油基材料载药系统，用于化学和物理治疗等领域。
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsami.0c15465
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