基于藻酸盐的温度响应性半互穿网络水凝胶用于姜黄素类化合物的控释机制研究

本研究针对天然抗氧化剂姜黄素类化合物（curcuminoids）的稳定性与控释难题，开发了一种新型温度响应性半互穿网络（semi-IPN）水凝胶体系。通过将聚丙烯酸-丙烯酰胺共聚物（P(AA-co-AM)）与藻酸盐（alginate）结合，构建了具有上限临界溶解温度（UCST）特性的水凝胶，显著提升了机械性能（断裂伸长率>551%）和封装效率（1.04 mg/g）。研究证实该体系在20°C（低于UCST）时能有效保留活性成分，而在40°C（高于UCST）时通过Fickian扩散机制实现可控释放（R2 0.98），为抗衰老相关疾病的递药系统开发提供了新策略。

　　

随着全球老龄化加剧，癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等年龄相关疾病的负担日益加重，其核心机制与氧化应激和慢性炎症密切相关。天然抗氧化剂如姜黄素类化合物（含curcumin、demethoxycurcumin等）虽具有显著的抗氧化（IC₅₀
13.81 μg/mL by DPPH）和抗炎特性，但存在稳定性差、溶解度低等问题。传统递送系统难以实现其可控释放，而现有温度响应性水凝胶多基于LCST机制，在常温下易发生药物泄漏。

针对这一挑战，泰国Naresuan大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，创新性地将藻酸盐引入聚丙烯酸-丙烯酰胺共聚物（P(AA-co-AM)）体系，通过一锅法自由基聚合构建了UCST型半互穿网络（semi-IPN）水凝胶。该研究通过扫描电镜分析网络形貌，采用DPPH/ABTS法评估抗氧化活性，并运用Korsmeyer-Peppas模型解析释放动力学。

材料与方法
研究采用藻酸盐（M:G=1.5-1.6）与P(AA-co-AM)共聚，通过自由基聚合制备不同配比的水凝胶。机械性能通过拉伸测试表征，抗氧化活性采用DPPH/ABTS法测定，释放动力学在20°C/40°C下通过紫外分光光度法监测，并采用Peppas-Sahlin模型拟合数据。

结果与讨论
形态分析显示5%藻酸盐含量的水凝胶具有均匀多孔结构，断裂伸长率达551%。温度响应测试证实UCST转变行为，20°C时水凝胶处于收缩态（疏水性），40°C时转变为溶胀态（亲水性）。释放动力学表明，低温下药物保留率>90%，高温时释放速率提升3倍，符合Fickian扩散主导（n<0.45）的混合机制。

结论
该研究首次将藻酸盐整合入UCST响应性semi-IPN水凝胶，实现了姜黄素类化合物的温度触发控释。藻酸盐的引入不仅增强机械性能，还通过氢键作用稳定UCST行为。该体系在抗氧化贴片、功能性敷料等领域具有应用潜力，为天然活性成分的递送提供了新范式。研究同时揭示了温度-释放速率的定量关系，为精准医疗设备开发奠定基础。