仿生自组装脉冲缓释药物装置的构建及Liesegang图案的形成机理研究

针对目前治疗某些疾病需要长期、周期性地用药，从而影响患者生活质量的缺点，本项目设计了一个埋植于体内，长期性的、脉冲式的、自主投药系统。利用仿生自组装技术，在凝胶微球中自发形成周期性Liesegang晶体环；利用晶体环的阻隔与降解来达到长期性、脉冲式投药的目的。申请人拟用明胶为基质，以磷酸钙晶体带为模型隔离物，着重研究明胶中磷酸钙晶体带形成的机制，即晶体带中晶体的形态及密度、周期沉淀环数与交联剂浓度、浓度梯度、温度以及明胶球尺寸等的相互关系。在此基础上，以维生素C为模型药物，制备具有脉冲释放效应的装置，并调查该装置在胶原酶及微直流电场作用下的体外分解特性和药物释放特性等。

药物控制释放一直是生物医学应用领域里的研究热点之一。其中脉冲式药物控制释放是提高那些需要长期性和周期性用药患者的生活质量，减少他们痛苦的治疗方案之一。受自然界常见的周期性自组织图案的启发，本项目设计了一种利用含周期性Liesegang环的明胶进行药物控制释放的新系统。.本项目选用生物相容性及生物降解性良好的明胶作为基质、磷酸氢钙结晶沉淀为成环材料，分别研究了一维和三维明胶基质中磷酸氢钙Liesegang环的形成机制和规律，并利用磷酸氢钙沉淀带对明胶霉解动力学的阻隔作用，进行了维生素C模型药物的脉冲释放实验。获得以下结果：1，与文献报道的有关Liesegang环的形成机制不同，在明胶体系中，钙离子与明胶官能团的相互作用对Liesegang环的形成起着决定性的作用。2，无论在一维或三维体系中，时间规则、空间规则以及宽度规则等都是被遵守的，但是三维体系中的空间常数要明显比一维体系里的小。3，含有磷酸氢钙Liesegang环的明胶体系，其霉解动力学表现出明显的阶梯性。4，以Vc为模板药物，通过含磷酸氢钙的明胶体系释放，释放曲线有明显的脉冲特征；并且通过控制明胶的交联度可以调节脉冲释放的周期。根据以上结果，我们得出结论，自组织形成的周期性Liesegang图案是一种天然的脉冲药物释放系统。