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糖尿病是一种以高血糖特别是以餐后血糖升高为主要特征的代谢性疾病,降低血糖是目前的主要治疗方法。由于血糖升高与进餐密切相关,而目前的给药方式都难以达到同步和适量。糖敏感材料作为一种智能给药系统的载体,给药方式符合糖尿病患者体内血糖的变化,通过对血糖浓度的监控来进行控制胰岛素的释放。血糖浓度升高时释放胰岛素而血糖浓度回归正常时停止胰岛素释放,可有效控制血糖浓度。
理想的糖敏感体系应该满足四点基本要求:对糖浓度变化响应能力强;糖刺激响应时间短:对糖刺激响应具有重复性与长效性;体系具有良好的安全性。本文从糖响应能力与材料安全性方面出发,对带有氨基苯硼酸功能团类糖敏感体系和植物凝激素(Con A)类糖敏感体系进行研究与改进。
一、带有氨基苯硼酸功能团类的糖敏感体系
将天然生物大分子葡聚糖作为交联剂引入含氨基苯硼酸葡萄糖敏感体系,合成了一种新型的糖敏感微凝胶。通过研究凝胶的糖敏感响应能力与温敏性行为的关系,最终合成的微凝胶MG3微凝胶在生理条件下对糖有优秀的响应能力。在200 mg/dL以上有较高的糖响应,接近糖尿病病人血糖阈值。葡聚糖的引入增强了体系的生物相容性并赋予体系潜在的酶降解能力,微凝胶MG3毒性等级为1,符合医用材料要求。尺寸在50 nm左右,糖响应时间在2小时范围内。新型MG3微凝胶有望成为一种新型可注射类自调式糖敏感药物载体材料。
二、植物凝激素(Con A)类糖敏感体系
本部分研究重点放在体系主体材料上,通过将蛋白质固定能力的功能基团引入主链材料,将植物凝激素Con A固定。解决了体系中Con A的流失以及相应产生的免疫系统排斥反应等问题。最终合成的聚合物Poly(NAM/NAS)(60/40)-GA(40%)分子量大且具有优秀的水溶性,而且高聚物中活性酯类基团与糖类功能基团数目具有良好的可控性。实验证明使用Poly(NAM/NAS)(60/40)-GA(40%)替代传统主链聚合物与Con A结合形成的糖敏感凝胶,糖刺激响应的能力在重复性和长效性方面有很大提高。