纤维状介孔二氧化硅的pH值响应(4)
阳离子型pH响应性药物传输体系的基团一般为-NH2，-NHR，-NR2。如乙烯基吡啶，乙烯基咪䂳，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯等。氨基的质子化使其具有pH响应性, 且氨基越多，聚合物的水化作用越强，平衡溶胀比越大。这类体系发生体积变化的机理是氢键相互作用与静电相互作用间的转化而导致的。在pH值较高时, 氨基间的氢键相互作用较强, 聚合物链之间距离较短, 处于紧缩状态；而在较低pH条件下, 体系中的氨基以离子状态存在，相互之间的静电排斥力使得体系处于溶胀状态。
阴离子型pH响应性药物传输体系的基团一般为羧基。在pH值较低时，体系主要以-COOH形式存在，氢键的作用导致整个体系的收缩。同理，当pH值较高时，电离产生的大量-COO-离子间的静电斥力则占据主导作用，使得整个聚合物链呈伸展状态。常见的体系包括PAA,PMAA, PEAA等。PMAA的相转变要比PAA更加迅速。当pH达到临界值时,PMAA所形成的核更加紧密,因为其主链上的甲基会导致更强的憎水相互作用。PEAA和PPAA链的憎水性则更强,收缩时所形成的核更加紧密,相变更加明显。PMAA对药物的pH敏感释放机理如图1.3
所示[6]。
PMAA的pH敏感释药机理
1.3.2 温敏型药物传输系统
据相关文献[9]报道, 恶性肿瘤组织的温度比正常组织稍高，故可以合成一种具有温度响应的介孔二氧化硅药物传输系统以实现抗癌药物的靶向传输。通常，温度响应性药物传输体系含有一定比例的亲水和疏水基团，其周围环境的温度发生变化会影响这些基团的亲水和疏水性以及大分子链间的相互作用，从而使微球的结构发生变化，并伴随着体积相转变（VPTT）的出现。根据其温度响应特点,温度敏感性聚合物可以分为两大类。一类是具有最低临界共溶点（LCST）的聚合物，即在低温下，聚合物在水中可以充分溶胀,高温下则发生收缩。另一类是具有最高临界共溶点（UCST）的聚合物，这些聚合物在低温下处于收缩状态，高温下处于溶胀状态。
聚N-异丙基丙烯酰胺基（PNIPAM）是一种常用的具有温度响应性的聚合物, 当加热到其最低临界共溶点（LCST， 32℃）以上时, 聚合物会发生从亲水的溶胀状态到疏水的蜷缩状态的转变, 与亲水性单体共聚可以提高其最低临界共溶点（LCST），以适应实际的需要。
例如刘聪颖[10]等人通过链转移反应在介孔二氧化硅孔道内修饰线性的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-N-羟甲基丙烯酰胺）共聚物（LCST，38℃），如图1.4所示，并且以抗癌药物DOX作为模型药物，研究了其在不同温度下的药物释放性能。发现48 h 后，39℃的释药率超过了37℃的。因为在37℃时，共聚物链段处于相对伸展的状态，填充了大部分的孔道，载入在介孔孔道内的 DOX 由于线性链段的阻碍作用，很难扩散出来，而在 39 ℃时, 共聚物链段发生蜷缩，留出较多的介孔孔道，同时由于共聚物链段变得疏水， 与亲水的 DOX 之间排斥力增强，DOX 比较容易从孔道中扩散出来。
PNIPAM在不同温度下的释药行为
1.3.3 氧化还原型药物传输系统
根据研究表明：癌症的起因与人体内的氧化还原稳态失衡有关。因此，设计能够响应氧化还原信号的可控药物传输系统对于体内定向传输抗癌药物，杀死癌细胞具有重要的意义。其中，研究最多的就是二硫键-巯基体系。二硫键广泛存在于人体中，没有生物毒性且在人体血液环境中能够稳定存在。不过，当外界环境中存在还原性的巯基时，二硫键则会发生硫交换而迅速断裂。大量研究表明[11]，肿瘤细胞中还原性的谷胱甘肽（分子结构中含有-SH) 的含量比正常血液环境高1000倍以上。同时还发现二硫键可以在人体血液环境中稳定存在，而当其到达肿瘤细胞以后则会因为细胞中大量存在的谷胱甘肽而发生硫交换反应而断裂。研究者们利用二硫键的这个性质，将其引入到药物传输系统中从而实现药物的靶向释放。较为常见的引入二硫键的方法包括[11]：（1)）体系本身带有疏基，通过疏基转化生成二硫键；（2)）将常见的基团（-OH ，-NH2，-COOH等）转化为疏基，再通过疏基转化生成二硫键；（3） 用含二硫键的交联剂将体系交联起来，从而引入二硫键。在药物传输体系中，二硫键可以用作连接药物分子和载体的桥梁，当二硫键发生断裂后，药物分子可以从载体中释放出来；另外，二硫键也可以作为交联剂，将聚合物交联起来形成空间网络结构以实现抗癌药物的靶向释放。不仅如此，还有一些文献报道[12]，二硫键的引入可以降低整个药物传输系统的生理毒性，增加生物相容性。