基质金属蛋白酶响应性G4 PAMAM-IBU/GelMA水凝胶的构建及其特征研究

目的·构建负载第4代树枝状大分子聚酰胺-胺(generation 4 polyamindoamine,G4 PAMAM)/布洛芬(ibuprofen,IBU)复合物(G4 PAMAM-IBU)的基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)响应性明胶(gelatin,Gel)水凝胶,并探究其体外特征。方法·将IBU粉末加入G4 PAMAM溶液中,经超声振荡得到G4 PAMAM-IBU复合物,利用紫外分光光度计检测饱和G4 PAMAM-IBU溶液中IBU的浓度,研究G4 PAMAM对IBU的增溶能力和G4 PAMAM-IBU复合物中IBU的释放。采用CCK-8试剂盒评估IBU与G4 PAMAM-IBU对大鼠成纤维细胞增殖的抑制能力。同时,为实现G4 PAMAM-IBU的按需释放,利用Gel与甲基丙烯酸酐的加成反应合成甲基丙烯酸酯明胶(methacrylate gelatin,GelMA),并在365 nm光交联下形成MMP响应性水凝胶,并将G4 PAMAM-IBU复合物包载于该水凝胶之中。扫描电子显微镜观察水凝胶的微观形态,紫外分光光度计测定水凝胶中药物的释放量。之后,将载药GelMA水凝胶与成纤维细胞共培养,采用CCK-8试剂盒与活/死细胞染色法评估水凝胶对成纤维细胞增殖的影响。采用单因素方差分析进行组间定量资料的比较。结果·IBU与G4 PAMAM成功组成复合物,并使IBU在水中的溶解度显著提高,且IBU在12 h内与G4 PAMAM逐渐解离并释放。与空白对照组相比,单纯的IBU浓度需达到300μg/mL才具有抑制成纤维细胞增殖的能力(P=0.023),而G4 PAMAM-IBU中IBU的浓度为100μg/mL时即可显著抑制成纤维细胞增殖(P=0.000)。所制备的G4 PAMAM-IBU/GelMA水凝胶经MMP处理后,内部孔隙增大,药物释放加快。同时,体外实验发现,与载IBU的GelMA水凝胶相比,G4 PAMAMIBU/GelMA水凝胶处理后的成纤维细胞活细胞减少,死细胞增多,对细胞增殖的抑制作用显著增强(均P=0.000);且加入MMP后,抑制作用进一步增强。结论·G4 PAMAM对IBU具有显著的增溶作用并可增强其药物效应;G4 PAMAM-IBU/GelMA水凝胶具有MMP响应性的药物缓释行为,并能够持续抑制成纤维细胞增殖。