2015年-2023年间，U.S.FDA共批准了89种生物制剂，就给药方式来看，静脉注射占45%，皮下注射占36%。可以看出，注射给药依然是目前应用最为广泛和最为可靠的给药方式之一。因反应条件温和、副产物无毒等优势，席夫碱反应常用于构建可注射水凝胶。其中，醛基功能化多糖的制备是关键步骤。目前，高碘酸盐氧化法是目前醛基功能化多糖的通用方法，但该方法会破坏多糖的骨架结构，降低分子链刚性，致使所得水凝胶的力学强度降低。
在此背景下，世界杯投注地址化学化工学院李德强副教授在International Journal of Biological Macromolecules发表了题为“Aldehyde group pendant-grafted pectin-based injectable hydrogel”的研究论文。作者利用环丙烷甲醛在碱性条件下不稳定的特点，制备了接枝改性的果胶醛，进而通过席夫碱反应获得了一系列DL-赖氨酸交联的果胶基可注射水凝胶。所得水凝胶材料具有良好的力学性能，并表现出良好的自修复性能和细胞相容性。该工作中建立的醛基功能化方法可以推广至其它天然大分子，如纤维素、木质素和壳聚糖，有利于制备高力学强度的生物基材料。
本研究选取果胶为原料，开发了新型醛基功能化多糖的合成方法，并制备了亚胺键交联的果胶基可注射水凝胶。经醛基修饰后，果胶分子的PDI值减小，且接触角变小（图1）。水凝胶的流变学表征说明，凝胶的G'最高可达到10000 Pa，远大于高碘酸钠法制备的果胶基水凝胶，且具有良好的自修复性能（图2）。水凝胶的紫外吸收最大波长在不同pH条件下表现出明显的差距，说明水凝胶具有明显的pH响应性（图3A）。体外模拟药物释放实验发现，该水凝胶基药物缓释系统未表现出突释现象，9小时内的累计释放率小于30%（图3B-C）。此外，可注射水凝胶具有良好的生物相容性（图4A-F），可注射水凝胶基药物缓释系统对癌细胞具有明显的抑制作用（图4G-I）。
图1 果胶改性前后的分子量和接触角
图2 可注射水凝胶的流变学测试
图3 水凝胶的pH响应性（A）；药物缓释系统在pH为6.5和7.4的PBS模拟缓释性能（B-C）
图4 可注射水凝胶的L929细胞相容性（A-F）；药物缓释系统MCF-7癌细胞抑制率（G-I）
世界杯投注地址化学化工学院2021级研究生玛丽亚穆姑丽·托胡提为第一作者，李德强副教授、李君副教授为共同通讯作者。本项目受到天山创新团队计划项目(NO. 2023D14020)和新疆青年拔尖人才-青年科技创新人才（NO. 2023TSYCCX0039）项目资助。
