在过去的20多年中,控释给药已成为一个重要的医药研究领域,例如糖尿病人使用胰岛素、心律不齐病人使用抗心律失常药、胃酸抑制剂控制胃溃疡、避孕药以及癌症的化疗等。此外,时辰药理学研究表明,某些疾病的发作显示出生理节奏的变化。然而,长期以来,关于控制释放给药系统的研究主要集中于控制药物在体内的缓慢恒速释放,以延长药物作用时间、减少给药次数、产生稳定的血药浓度。
最理想的给药方式应是在需要的时刻,以合适的速率,将所需剂量的药物释放到人体所需的部位,即实现药物的定点、定时、定量释放,从而充分利用药物的疗效,同时减轻药物的毒副作用。一类新型给药系统——智能水凝胶给药系统,能够对外界的某种刺激信号作出响应,并根据刺激信号的性质和强弱调整药物的释放。温度敏感型水凝胶属于智能水凝胶的一种,近年来,关于温度敏感型水凝胶在给药系统中的应用研究受到越来越多研究人员的关注,并成为功能性高分子研究领域的一大热点。
其中,聚(N-异丙基丙烯酰胺)(pNIPAM)作为一种典型的温度敏感性高分子,在药物控制体系、柔性执行元件、人造肌肉、微机械、分离膜、生物材料等领域均具有诱人的应用前景。pNIPAM在水溶液中存在一个最低临界溶解温度(LCST),约为32℃。在LCST以下,聚合物链以伸展的无规线团形式存在;高于LCST时,聚合物链则卷曲成塌缩的小球。这一相变特性使其在智能材料领域备受关注。然而,如何通过实验定量检测超薄pNIPAM高分子刷经温度诱导坍缩相变后含水量的变化,仍然是一个较大的挑战。
最近,中国科学院苏州纳米所马宏伟研究员的课题组通过表面引发聚合的方法,在石英晶体微量天平的振子表面制备了超薄pNIPAM高分子刷。通过测量不同状态下石英芯片的绝对共振频率变化,他们实现了对超薄pNIPAM高分子刷经温度诱导坍缩相变后含水量变化的原位实时检测。这一研究结果表明,利用石英晶体微量天平的阻抗分析结果可以推测其他生物学事件中含水量的变化;此外,该研究中的实验设计方案还可用于其他智能材料和超吸收材料的表征与评估。
该重要研究成果发表于《化学通讯》(Chem. Commun., 2009, 3428–3430)。