离子交联聚电解质纳米载体最近的进展和公开问题.doc

离子交联聚电解质纳米载体：最近的进展和公开问题 Yakov Lapitsky 摘要：一个上的评 关键词：聚电解质；纳米粒子；微凝胶；凝聚物；控释 1.简介 通过聚电解质离子交联形成的胶体复合物已经研究了数十年[1,2]。这些努力在过去20年中得到加强，比如材料作为纳米载体用于递送药物 [3,4]、基因[5,6]，食品添加剂[7,8]和医疗成像剂[9,10]，以及在其他应用（如抗菌涂料[11,12]和无机材料的合成[13,14]）开始引起兴趣。 这些材料的广泛使用主要源于其五个关键优点：（1）它们在非常温和的条件下形成（通过简单地混合稀释聚电解质溶液与多价盐）[9,15];（2）它们可以用具有生物相容性的聚合物来制备（如藻酸盐和壳聚糖[3,4]），这使得它们对于药物和医疗应用具有吸引力;（3）它们可以稳定包封蛋白质防止变性[16];（4）它们的对盐和pH敏感的离子性基团使它们响应于外部刺激[17,18];和（5）它们的性能可以容易地通过聚合物，纳米颗粒和蛋白质[9,19,20]涂覆其表面，或共价缀合活性分子到其官能团[18,21]来增强。另外，当制备某些类型的聚合物（如壳聚糖及其衍生物）时，这些纳米载体提供附加的好处，如可生物降解和粘膜粘附[22,23]，以及增强跨越上皮细胞膜的药物渗透[24,25]。 由于这些吸引人的特性，离子交联胶体已探索出在制药和医疗上的广泛应用（其中许多最近在别的地方评估[9,15]）。这些用途的范围从小分子药物[4,26]、蛋白质[27,28]和基因[5,6]的递送，磁共振，近IR和荧光成像[9,10,29]到对用于递送载体2节），粒??度分布（第3节），稳定性（第4节）和载荷的吸收和释放现象（第5节）的最近研究。本文还概述了控制这些关键性质的过程和公式参数上一些尚未解决的问题。离子交联胶体已使用各种技术制备（包括微乳液和脂质体模板[31,32]和溶剂置换[33]），本综述特别关注通过简单的加法离子交联剂的水性聚电解质溶液制备纳米载体，这是最简单、最清洁、最常见的制备方法。 2.离子交联胶体的形成 直径从约几十纳米到一微米的离子交联胶体一般通过加入多价交联离子形成的稀释溶液一般0.01-0.3wt.% 的聚合物）。通常通过滴加离子交联剂溶液到连续搅拌的聚合物溶液或简单的涡流（或手工）混合来实现。胶体复合物形成的开始需要一个临界离子交联剂：聚电解质的摩尔比要时[1,3,19,34][1,3,19,34]，聚电解质分子质量[34]和（对于较弱结合的聚电解质/交联剂系统）聚电解质浓度[1,34,35]。 用于这些胶体制备的聚电解质可分为两类： （1）基于多糖的聚电解质，如壳聚糖[3]、海藻酸钠[4]和果胶酸[36]（见图1 a i-ⅲ）;以及（2）合成的聚电解质，例如聚烯??丙胺（PAH）[14,37]、聚L-赖氨酸（PLL）[14]和聚丙烯酸（PAA）[38]（图1 a ⅳ-ⅵ）。同样地，离子交联剂（像聚电解质，并不限于这里描述的）的范围从Ca2+, Zn2+和SO2-4[4,36,39]到三价PO3-4和柠檬酸[14,40]，和到四价和五价乙二胺四乙酸（EDTA），焦磷酸盐（PPi）和三聚磷酸盐（TPP）[3,14,35]（见图1b）。迄今为止，大部分工作一直使用聚阳离子特别是壳聚糖及其衍生物进行[3,41,42]。有相当多的工作还注重各种合成多胺的离子交联（如，多环芳烃，PLL和聚亚胺）[9,14,37]。然而也一直有一些关于由Ca2+交联的海藻酸钠纳米粒子的工作，这些颗粒被报告当通过简单的聚合??物/交联剂混合体系时无法保持胶态稳定（显然是因Ca2+导致其凝固[19]），除非它们都涂以聚阳离子如壳聚糖或PLL [4,19]。来自果胶的二价阳离子交联颗粒和PAA表现出具有更好的胶体稳定性;然而，使用这些系统的纳米载体制剂的研究仍然存在局限[36,38]。 最常见的离子交联纳米载体是通过交联壳聚糖与TPP[3,15]形成的。这些颗粒及那些使用壳聚糖衍生物[41,42]（和其他SO2-4和PPi [35,39]）制得的粒子是固体颗粒并且经常有纹理形态（见图2a）[3]。相反，通过混合多环芳香烃和PLL与柠檬酸形成的胶体复合物，EDTA和PO3-4是液体凝聚物，其可以凝聚成如图2b[37]中所示的宏观液相。（PAH与TPP和PPi的强离子结合络合物具有长弛豫时间并且基本上行为像凝胶[43]）。 一旦这些复合物形成，它们可以涂覆聚合物蛋白质或纳米颗粒来增强它们的性质。例如，藻酸钙纳米颗粒涂覆聚阳离子以提高他们的胶体稳定性[4,19]。同样，Wong等人已经进行了大量关于凝聚物分散体（通过合成多胺的离子交联方法制备）涂覆无机纳米粒子[14,40]、聚阴离子[14]、带负电荷的蛋白质[20]甚至中性葡聚糖[44]