環(huán)境敏感型水凝膠用于藥物控制釋放正成為研究的熱點(diǎn)[1?5]。對(duì)抗腫瘤藥物進(jìn)行治療劑量的控 制并在病灶部位選擇性釋放，將會(huì)極大地提高藥物的生物利用率。5-氟尿嘧啶(5-FU)是一種抑制腫 瘤細(xì)胞的嘧啶類核苷酸形成的抗代謝藥物，對(duì)多種腫瘤有明顯效療。但5-FU毒性較大，不良反應(yīng)多，治療量和中毒量相近。為降低毒性，對(duì)其控制釋放體系的研究正日益受到人們的重視。Arica 等[6]制備了含有5-FU的海藻酸鈉（SA)微球，并研究了 SA的用量以及載藥量對(duì)釋藥性能的影響。 Kaiser等[7]采用高壓均化技術(shù)將5-FU包埋在泡狀磷脂凝膠中，對(duì)影響藥物包埋率以及緩釋性能的 因素進(jìn)行了重點(diǎn)研究。Zhuo等「8]將樹狀聚合物與5-FU結(jié)合，研究了樹狀聚合物的層數(shù)對(duì)藥物釋放 性能的影響。

我們?cè)鴪?bào)道了一種對(duì)溫度和pH雙重敏感的羧甲基纖維素鈉/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿網(wǎng) 絡(luò)水凝膠(CMC/PNIPA semi-IPN)的制備及其結(jié)構(gòu)性能[9?1()]。本文以該水凝膠為載體材料，選用5- FU為模型藥物，采用浸泡法制備載藥水凝膠，研究凝膠中CMC的含量、介質(zhì)的溫度以及pH對(duì)5- FU釋放性能的影響，并對(duì)藥物的釋放機(jī)制進(jìn)行了初步探討。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1凝膠試樣及藥物

CMC/PNIPA semi-IPN水凝膠的制備和溶脹度的測(cè)定參見文獻(xiàn)[9?10]，不同組成的水凝膠樣 品表示為PNIPA、Semi-IPN05、semi-IPNIO、semi-IPNl5水凝膠，樣品號(hào)中的數(shù)字表示凝膠合成時(shí)羧 甲基纖維素鈉(CMC)的添加量相對(duì)于JV-異丙基丙烯酰胺（PNIPA)單體的質(zhì)量百分比；5-氟尿嘧啶 (5-FU):生化試劑，中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)公司，用去離子水重結(jié)晶。

1.2 5-FU的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

精確稱取5-FU，配制濃度為0. 208 8 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，含氟尿嘧啶的羧甲基纖維素鈉聚半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的藥物釋放性能，分別移取0_ 1、0. 2、0. 3、0. 4和0. 5 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液至100 mL容量瓶中并稀釋，用Shimadzu UV-240紫外分光光度計(jì)于265 nm處測(cè)定溶 液的吸光度，得到的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線為:A=0. 002 1 + 50. 94c，線性相關(guān)系數(shù)i? = 0. 999,其中A為吸光 度，c為5-FU濃度》

1.3藥物的包埋

采用浸泡法，將定量干燥至恒重的semi-IPN水凝膠浸泡在w = 0. 005的5-FU水溶液中，于20 'C浸泡2 d，然后將吸附藥物的水凝膠在室溫干燥2 d后，放入真空干燥箱中5(TC抽真空12 h后稱 重，載藥量由凝膠載藥前后的質(zhì)量差求得。

1.4藥物體外釋放測(cè)定

分別在25、37 °C下，將已吸附藥物的水凝膠置于pH為1. 2或7. 4(離子強(qiáng)度J = 0. 1 mol/L)的 緩沖溶液中，在YPW-I型恒溫調(diào)速搖瓶柜中水平振蕩（100 r/min)，每隔一定時(shí)間取樣1 mL用紫外 分光光度計(jì)于265 rnn處測(cè)定溶液的吸光度并將凝膠置于新的緩沖溶液中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算 其濃度，并繪制累計(jì)釋藥率與時(shí)間的關(guān)系圖，最后在2(TC的緩沖溶液中將藥物全部釋放，得到總的吸 附量。

2結(jié)果與討論

2.1 CMC的用置對(duì)藥物釋放性能的影響

圖1為載藥的CMC/PNIPA semi-IPN水凝膠在37 °C、PH = 7. 4緩沖溶液中藥物的釋放率與時(shí) 間的關(guān)系曲線。可以看出，在藥物釋放的初期，釋放很快，釋放溶液中5-FU的濃度隨時(shí)間線性增加； 而約60 min后藥物釋放趨于緩和。在相同的時(shí)間內(nèi)，凝膠中CMC的含量對(duì)藥物的釋放率有很大影 響，CMC含量越高，藥物的釋放率越大，而沒有引人CMC的PNIPA水凝膠對(duì)5-FU的釋放率很小。 據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，藥物的釋放性能受到凝膠的溶脹性能、藥物的溶解度、載藥量等多種因素影響[11]。由稱 重法測(cè)得 PNIPA、semi-IPN05、semi-IPN10、semi-IPN15 水凝膠的載藥量分別為5. 12%、5. 28%、 4. 88%和5. 03%，比較接近，因此載藥量不是藥物釋放率的主要影響因素。前文對(duì)CMC/PNIPA

semi-IPN水凝膠溶脹性能的研究表明：37 r(相轉(zhuǎn)變溫度VPTT以上)時(shí)，凝膠的溶脹度以及溶脹速 率的大小隨著凝膠中CMC含量的增加而增大[9]，藥物在CMC含量較高的水凝膠中有良好的溶解 性，有利于藥物在凝膠中的擴(kuò)散，因而具有較大的釋放量以及釋放速率;而PNIPA水凝膠在37 °C時(shí) 溶脹度很小，藥物在PNIPA水凝膠中幾乎不釋放。因此，可以通過調(diào)節(jié)凝膠中CMC的含量控制藥 物的釋放行為。

Fig. 1 Effect of the CMC content on the cumulativeFig. 2 Effect of temperature on the cumulative release

release of 5-FU from the semi-IPN hydrogel (37of 5-FU from semi-IPN15 hydrogel (pH = 7. 4)

°C,pH-7.4)

2.2介質(zhì)的溫度對(duì)藥物釋放性能的影響

圖2為semi-IPN15水凝膠在pH = 7.4的緩沖溶液中于25（低于VPTT)和37 'C (高于 VPTT)下的藥物釋放行為。由圖可見，在25 °C時(shí)，5-FU的釋放很快，出現(xiàn)“暴釋”現(xiàn)象，20min內(nèi)累 積釋放率就達(dá)到80%以上，40 min內(nèi)基本達(dá)到釋放平衡；相比之下，其在37 "C時(shí)，釋放比較穩(wěn)定。 CMC/PNIPA semi-IPN凝膠是一種熱縮型的水凝膠，當(dāng)溫度低于其體積相轉(zhuǎn)變溫度（約為33 T[9]) 時(shí)，凝膠處于溶脹狀態(tài)，凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑大，有利于藥物分子的擴(kuò)散，使其具有較快的釋放速率。而當(dāng)溫 度高于其VPTT時(shí)，凝膠網(wǎng)絡(luò)收縮，使藥物分子從凝膠中的擴(kuò)散變得困難，導(dǎo)致釋放速率下降。

2.3介質(zhì)的pH對(duì)藥物釋放性能的影響

CMC/PNIPA semi-IPN水凝膠具有溫度和pH雙重響應(yīng)性能，圖3a和3b分別為25、37 t：下 pH對(duì)藥物釋放性能的影響。可以看到，25 °C時(shí)pH對(duì)藥物釋放速率的影響不大，含氟尿嘧啶的羧甲基纖維素鈉聚半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的藥物釋放性能，而37 X：時(shí)，藥物的 釋放行為受pH的影響很大，藥物在弱堿性介質(zhì)中的釋放速率要大于酸性介質(zhì)中的。

Fig. 3 Effect of pH on the cumulative release of 5-FU from semi-IPN15 hydrogel

圖4是25、37 °C下介質(zhì)的pH對(duì)semi-IPN15凝膠的溶脹度的影響曲線。從圖中可以看到，25 "C時(shí)凝膠的溶脹度以及溶脹速率比其在37 t時(shí)大得多，凝膠網(wǎng)絡(luò)處于伸展的狀態(tài)，有利于藥物分子 的擴(kuò)散，因此，由pH引起的凝膠結(jié)構(gòu)差異對(duì)藥物分子在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散行為影響不明顯，使藥物 的釋放速率對(duì)pH不敏感。而在37 €時(shí)，凝膠處在收縮的狀態(tài)，藥物的釋放行為受pH的影響很大。 PH = 7. 4時(shí)凝膠的溶脹度大，因此，藥物從凝膠中的釋放速率快。另外，5-FU是一種酸性藥物，介質(zhì) 的pH對(duì)其溶解度也有很大的影響。在堿性條件下它被電離成帶負(fù)電的離子[12]，與凝膠中的羧酸根 負(fù)離子相互排斥，加快了其在網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散，提高了 5-FU的釋放速率;而在pH = l. 2時(shí)，凝膠的溶 脹度本來就很小，加之5-FU中的強(qiáng)電負(fù)性原子(0、N、F)與CMC分子中的羧基及PNIPA分子中的 酰胺基形成氫鍵，兩者間的結(jié)合增強(qiáng)，導(dǎo)致5-FU難以從凝膠中釋放出來。

對(duì)于口服藥物載體系統(tǒng)而言，重要的是保護(hù)藥物在胃環(huán)境中的穩(wěn)定性，降低藥物對(duì)胃的毒副作 用，以及提高藥物在腸道內(nèi)的利用率。人體胃部的pH —般在1?3左右，結(jié)腸道的pH略顯堿性。 從生理角度考慮，飯后服藥在2?3 h進(jìn)人腸道。為此，將載藥凝膠在PH = 1. 2的模擬胃液中釋放2 h后放人pH = 7. 4的人工腸液中繼續(xù)釋放，其結(jié)果見圖5。由圖可見，5-FU在人工胃液中釋放速率 較低，含氟尿嘧啶的羧甲基纖維素鈉聚半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的藥物釋放性能，2 h的累計(jì)釋放量為10%左右，很大程度上避免了藥物對(duì)胃的毒副作用。在人工腸液中，隨著 凝膠的不斷溶脹，5-FU逐漸溶解，使藥物得以迅速釋放出來。由此看來，該載藥系統(tǒng)對(duì)口服緩釋給藥 方式是較為理想的。

2.4釋放機(jī)理探討

通過上述研究，可以用圖6來描述5-FU在凝膠中的釋放機(jī)制。將干態(tài)的載藥凝膠(a)置于指定 介質(zhì)中，首先，凝膠表面發(fā)生溶脹，在溶脹部分內(nèi)的藥物就會(huì)溶解并且逐漸向外擴(kuò)散，形成外部溶脹、 內(nèi)部仍處于干態(tài)的凝膠狀態(tài)(b);隨著溶脹過程的進(jìn)行，干態(tài)區(qū)域不斷縮小最后完全消失(c)。由此可 見，凡是影響凝膠溶脹以及藥物溶解的因素都會(huì)對(duì)藥物的釋放產(chǎn)生影響。例如，介質(zhì)溫度越低，藥物 釋放越快;pH越高，越利于藥物的釋放。當(dāng)凝膠完全溶脹時(shí)（d)，凝膠中的孔徑不再隨著時(shí)間延長(zhǎng)而 變化，這樣藥物就以擴(kuò)散和滲透的形式完成釋放過程。