基于豆甾醇衍生物的超分子凝胶的合成与性能 应用化学    2022, 39 (9): 1453-1463.   DOI:10.19894/j.issn.1000-0518.210582

设计合成出两种含有不同结构单元的新型豆甾醇衍生物凝胶因子（化合物1和2）。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等技术手段对形成凝胶的结构和性能进行研究。结果表明，两种凝胶因子可分别在二甲基亚砜及甲醇溶剂中形成稳定的凝胶。其中化合物1还可在二甲基亚砜/水混合溶液体积比分别为9∶1、8∶2和7∶3中形成稳定的凝胶。当化合物1和2在DMSO溶剂中以质量浓度均为12 mg/mL形成凝胶时，二者的凝胶-溶胶相转变温度（T_gel）分别为51和46 ℃，表明随着凝胶因子中甾体结构单元的增加，其形成凝胶的热稳定性显著下降。在此基础上，以化合物1制备的凝胶为载体，通过紫外-可见光谱对罗丹明B、亚甲基蓝和阿霉素的包封与释放应用进行了研究。结果表明，制备的凝胶可以作为药物载体，并在240 min时在水中达到的最大释放值为84％。本文为豆甾醇衍生物凝胶的制备，及将其作为药物载体在药物输送领域的应用提供了有益的思路。

将化合物 1－4作为潜在的凝胶因子，以化合物质量浓度15 mg/mL为例，对其从正己烷、环己烷和二氯甲烷低极性溶剂，到甲醇、 N， N-二甲基甲酰胺、DMSO和水高极性溶剂中的凝胶行为进行研究。结果表明，化合物 1和 2可以分别在甲醇以及DMSO溶剂中10 min内形成稳定凝胶，但化合物 3和 4在上述所试溶剂中即使经过24 h也依旧无法形成凝胶。随后，以化合物 1在DMSO溶剂中形成的凝胶为例，对其热响应进行研究。研究表明，60 ℃时，固化的凝胶完全液化，将液化的凝胶在室温下静置冷却10 min后，则可再次形成稳定的凝胶，表明该凝胶是热可逆的（图2A和2B）。通过向制备的凝胶中分别加入三滴三乙胺或乙酸检查凝胶的稳定性，经过24 h后，观察发现两种试剂对形成的凝胶均没有显著影响，表明该凝胶具有良好的稳定性（图2A和2C）。在此基础上，通过在凝胶制备过程中加入等摩尔量的氢键破坏因子尿素来进一步检查凝胶的稳定性，经过24 h后，观察发现其对凝胶的形成没有影响。作为对比，向形成的凝胶中滴入等摩尔量的尿素溶液，经过24 h后，观察发现其结构依旧没有变化。结果表明，氢键破坏因子尿素对凝胶的形成没有影响。

在此基础上，进一步探究不同体积分数DMSO/水混合溶液对化合物 1－4凝胶行为的影响，结果如表1所示。化合物 1在DMSO/水混合溶液体积比分别为9∶1、8∶2、7∶3时，可以形成稳定的凝胶（图2D－2F）。化合物 2- 4在所试溶剂中，均无法形成稳定的凝胶。

为了进一步研究制备凝胶的热稳定性，分别以化合物 1和 2在DMSO溶剂中形成的凝胶，以及化合物 1在DMSO/水混合溶液体积比为9∶1、8∶2和7∶3中形成的凝胶为例，通过小瓶倒置法测定凝胶-溶胶相转变温度（ T _gel）与凝胶因子浓度之间的关系［23］。如图3所示，凝胶热稳定性实验表明，室温条件下，化合物 1和 2在DMSO溶剂中最低凝胶浓度（MGC）均为12 mg/mL，化合物 1在DMSO/水混合溶液中的MGC为15 mg/mL。凝胶的 T _gel值与凝胶因子的浓度呈正相关，随着凝胶因子浓度的增加， T _gel值明显升高。由图3曲线a和b可知，化合物 1和 2的不同分子结构对形成凝胶的 T _gel值也有显著影响。例如，当化合物 1和 2质量浓度为12 mg/mL时，二者 T _gel值分别为51和46 ℃。然而，当化合物 1和 2的质量浓度为33 mg/mL时，二者 T _gel值则分别为75和66 ℃。显然，相同实验条件下，化合物 1形成凝胶的热稳定性更高。此外，当化合物 1的质量浓度相同时，在DMSO/水混合溶液制备的凝胶中，DMSO/水体积比为9∶1时，凝胶热稳定性最好。此外，DMSO/水混合溶液随着水体积的不断增大，凝胶的 T _gel值明显降低。例如，当化合物 1的质量浓度为33 mg/mL，DMSO/水混合溶液体积比分别为9∶1、8∶2和7∶3时，与之相对应的 T _gel值分别为60、55和50 ℃（图3曲线c-e）。以上结果表明，凝胶的热稳定性不仅与凝胶因子的质量浓度有关，且与凝胶因子分子结构以及溶剂的种类密切相关。

在染料分子RhB和MB包封和释放实验成功的基础上，考虑到豆甾醇具有良好的生物降解性和相容性，以及特殊的药理和生物活性［30-31］，以质量浓度为15 mg/mL化合物 1在DMSO/水混合溶液体积比为7∶3的溶液中所制备的凝胶为载体，对抗癌药阿霉素的包封和释放进行研究，并通过紫外-可见光谱进行表征，以拓展其在药物输送领域的应用。由紫外-可见光谱（图6D）可以看出，阿霉素随着释放时间的延长，溶液由无色变为橙色，凝胶逐渐褪色。此外，可明显观察到前80 min，阿霉素的紫外-可见特征峰明显增高，表明阿霉素被有效释放到水中，240 min时，达到最大释放值为84%。这一结果表明，由豆甾醇衍生物（化合物 1）制备的凝胶可以作为药物载体。