基于κ-卡拉胶的磁性纳米复合水凝胶用于pH敏感递送双氯芬酸和布洛芬的合成与表征研究

　　本研究针对非甾体抗炎药（如Diclofenac和Ibuprofen）存在的低水溶性、低生物利用度及胃肠道副作用等问题，开发了一种新型pH敏感型药物递送系统。研究人员通过构建κ-CG/Fe3O4/Cu-Co-LDH纳米复合水凝胶，实现了对两种药物的高效负载（>90%）和可控释放。该载体在酸性环境中表现出增强的药物释放性能，并通过VSM、FT-IR、XRD等技术证实其磁响应性和结构稳定性。研究为改善抗炎药物的治疗效果和减少副作用提供了创新性解决方案，在靶向给药领域具有重要应用价值。

　　

在药物递送领域，非甾体抗炎药（NSAIDs）如双氯芬酸（Diclofenac）和布洛芬（Ibuprofen）广泛应用于炎症和疼痛治疗，但其低水溶性、短半衰期以及长期使用导致的胃肠道损伤等问题严重限制临床疗效。传统给药方式难以实现药物的定向释放和剂量控制，因此开发新型智能递送系统成为研究热点。pH响应型水凝胶因其能在特定酸碱环境下调控药物释放行为而备受关注，其中天然多糖κ-卡拉胶（κ-Carrageenan, κ-CG）因其良好的生物相容性和凝胶特性成为理想载体，但纯多糖水凝胶机械强度不足，且层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxide, LDH）在酸性环境中稳定性较差，亟需通过复合改性提升性能。

为突破这些局限，来自伊朗大不里士大学的研究团队在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》发表论文，设计了一种集κ-CG、Fe₃O₄磁性纳米颗粒和铜-钴层状双氢氧化物（Cu-Co LDH）于一体的纳米复合水凝胶，旨在实现双氯芬酸和布洛芬的pH触发控释。该研究通过多种表征手段证实了材料的结构与功能特性，并系统评估了其药物负载能力、释放行为及溶胀特性，为协同给药系统的开发提供了新思路。

研究采用共沉淀法合成Fe₃O₄纳米颗粒，通过水热法制备Cu-Co LDH及Fe₃O₄/Cu-Co复合物，最后将纳米复合物与κ-CG凝胶混合，采用离子交联法形成载药水凝胶微球。利用FT-IR、XRD、SEM、EDX-mapping和VSM对材料进行理化性质表征；通过紫外分光光度法测定药物负载率和释放曲线；采用多种动力学模型（零级、一级、Higuchi、Korsmeyer-Peppas等）分析释放机制；在不同pH缓冲液（1.2、5.4、6.8、7.4）中评估溶胀行为和降解性能。

表征分析

傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示，Fe₃O₄在565 cm^?1处出现Fe-O特征峰，Cu-Co LDH在3412 cm^?1和1629 cm^?1处存在羟基振动峰，复合水凝胶中各组分的特征峰均发生轻微位移，表明成功构建了纳米复合结构。X射线衍射（XRD）图谱证实Fe₃O₄具有立方晶系结构（2θ=30.48°、35.82°等），κ-CG呈现半结晶特征，复合后材料保留了各组分的晶体峰。扫描电镜（SEM）显示，Cu-Co LDH呈六方片层状结构，Fe₃O₄纳米颗粒均匀分布在LDH层间，水凝胶微球表面粗糙多孔，有利于药物吸附。元素分布图（EDX-mapping）表明各元素均匀分散，VSM测试显示κ-CG/Fe₃O₄/Cu-Co的磁饱和强度为24.15 emu/g，具备磁靶向潜力。

药物负载

κ-CG/Fe₃O₄/Cu-Co水凝胶对双氯芬酸和布洛芬的负载率分别为92.96%和90.95%，负载容量达54.68 mg/g和53.50 mg/g，显著高于纯κ-CG载体（83.46%和86.05%）。交联剂浓度影响显著：当KCl浓度从1 M增至2 M时，负载率大幅提升；但浓度升至3 M时，因结构过密反而抑制药物释放。

药物释放研究

在酸性环境（pH 1.2、5.4）中，双氯芬酸和布洛芬的释放率均高于中性条件（pH 6.8、7.4），归因于κ-CG中硫酸基团的质子化及LDH在酸中的不稳定性。Fe₃O₄的引入增强了载体在酸性介质中的稳定性，延缓了药物突释。释放动力学拟合表明，扩散-松弛模型（R²>0.93）最符合释放行为，说明药物通过Fickian扩散和聚合物链松弛协同释放。

溶胀与降解行为

κ-CG纯水凝胶在酸性pH下溶胀率最高，但易降解；添加Fe₃O₄和LDH后，复合水凝胶溶胀率降低但稳定性增强。统计分析表明，载体类型对溶胀率影响显著（p<0.05），而pH影响不显著。在PBS（pH 7.4）中浸泡74小时后，κ-CG/Fe₃O₄/Cu-Co仅出现轻微重量损失，证实其良好的结构完整性。

该研究成功开发了一种新型磁性纳米复合水凝胶，可实现双氯芬酸和布洛芬的pH敏感控释。Fe₃O₄和LDH的协同作用不仅提升了载体的机械强度和稳定性，还通过磁响应特性为靶向给药提供了可能。释放动力学揭示的扩散-松弛机制为设计智能药物递送系统提供了理论依据。该技术有望缓解非甾体抗炎药的副作用问题，并为多药协同治疗提供了新策略，在生物医学领域具有广阔应用前景。