基于水凝胶的药物包埋系统通过维持药物在目标部位的释放、延长停留时间、减少给药频率和恢复受影响组织或器官的功能，提供了增强各种疾病治疗结果的潜力。由于其结构和功能优势，微粒在药物递送方面表现出色，并且可以微创注射。微粒水凝胶不仅可以增强药物释放，还可以调节水凝胶的物理和化学性质。
近期，有研究人员利用同轴微流控技术制备了负载地塞米松的水凝胶微粒，通过结合酚改性的聚乙烯醇(PVA-Ph)和温敏性Pluronic F127(Plu-Ph)涂层，实现了药物的可控释放和高效递送，显著提升了内耳相关疾病的治疗效果，同时减少了全身副作用。相关研究以“Fabrication of injectable dexamethasone-loaded hydrogel microparticle via microfluidic technique for biomedical applications”为题目，发表于期刊《European Polymer Journal》。
本文要点：
1、本研究利用同轴微流控技术开发了一种可注射的地塞米松负载水凝胶微粒，旨在改善针对内耳疾病的靶向药物递送。
2、微粒由含酚基的聚乙烯醇(PVA-Ph)制成，并用温敏性Pluronic F127(Plu-Ph)涂层修饰，具有优异的结构完整性、机械性能和控释能力。
3、这种创新方法解决了内耳药物输送的挑战，通过提供持续释放，减少重复注射需求，提高治疗效果。
4、结合PVA-Ph和Plu-Ph的特点，这一系统可显著降低全身副作用，并有效恢复听觉功能，在再生医学及炎症和神经系统疾病治疗中展示出广阔前景。
微流控技术在制备地塞米松载药水凝胶微粒中有哪些具体优势，以及如何实现粒径的均一性？
1、精准控制与高重复性
微流控技术通过调节流速（内层流体50 μL/min，外层流体1.5 mL/min）和针头尺寸（内径206 μm，外径266 μm），能够精确控制液滴形成过程，确保微粒尺寸均一。
实验结果显示，PVADEX微粒的平均粒径为160±18 μm，尺寸分布窄（Poisson分布），表明技术的高重复性。
2、表面功能化与药物高效包封
通过同轴双通道设计，PVA-Ph与Plu-Ph的酚基在液滴界面自发交联，形成稳定结构，提高药物包封效率（85±2%）。
SEM和光学显微镜图像显示微粒呈球形且单分散，避免传统方法中常见的团聚问题。
3、热力学稳定性
微流控过程中，温度控制在70°C溶解聚合物后冷却至室温，避免了热梯度对微粒形态的影响，确保交联均匀。
为什么选择PVA和Pluronic F127作为主要材料，并通过酚基功能化改性提升水凝胶性能？
1、材料选择依据
PVA：生物相容性高、羟基丰富，可通过氢键增强机械强度（压缩模量提升至40±1.37 MPa）。
Pluronic F127：温敏性显著（临界胶束温度约37°C），适合原位凝胶化，且低免疫原性。
2、酚基功能化的作用
酶促交联增强稳定性：通过HRP催化酚基氧化形成C-C/C-O交联键，提高水凝胶的机械性能（压缩强度从89 MPa提升至4.38 MPa）和降解稳定性（30天降解率<40%）。
靶向定位：酚基修饰的Plu-Ph与PVA-Ph通过π-π堆积和氢键作用，促进微粒在目标组织（如内耳）的聚集和滞留。
3、协同药物控释
PVA-Ph微粒负载地塞米松后，嵌入Plu-Ph水凝胶中，形成双重缓释机制：微粒延缓初始突释（仅11%突释），水凝胶基质进一步延长释放周期（30天完全释放）。
总体而言，微流控结合功能化材料设计，实现了药物递送系统的精准化、长效化，为内耳疾病等局部治疗提供了创新解决方案。
图1 A-B：展示了PVA、PVA-COOH和PVA-Ph以及Plu、Plu-COOH和Plu-Ph的1H NMR谱图，证实了在PVA和Plu结构中成功引入了酚基团。C：显示了在275 nm处的吸光峰，证实了PVA-Ph和Plu-Ph中酚基团的存在。D：描述了通过微流体装置制备PVA-Ph微粒并形成水凝胶的过程，包括微流体装置的结构和操作步骤。
图2 A：展示了PVA、PVA-Ph、Plu和Plu-Ph的FTIR谱图，证实了PVA和Plu成功转化为PVA-Ph和Plu-Ph。B：通过激光衍射分析仪测得PVADEX和PVA-Ph微粒的尺寸分布，显示微粒尺寸均匀。C：SEM图像显示了PVADEX微粒的表面形貌，证实了其球形和单分散性。D：倒置光学显微镜图像进一步证实了PVA-Ph微粒的形态和尺寸均匀性。
图3 A：展示了不同浓度Pluronic F-127溶液在37℃下的凝胶时间，确定了17.5%为最佳浓度。B：比较了Plu、Plu-Ph和Plu-PVADEX水凝胶在37℃下的膨胀比，发现PVADEX微粒的加入显著提高了水凝胶的吸水能力。C：展示了不同水凝胶在37℃和pH 7.4条件下的水解降解情况，发现PVADEX微粒的加入对水凝胶的降解有一定影响。D：比较了不同浓度PVADEX微粒的水凝胶在PBS中的地塞米松释放情况，发现PVADEX微粒的加入显著延长了药物释放时间。
图4 通过不同参数评估PluPVADEX水凝胶的流变学特性，包括A：储能模量与应变的关系，B：损耗模量与应变的关系，C：不同频率下的储能模量，D：不同频率下的损耗模量，E：不同频率下的复数粘度，F：修正的Cole-Cole曲线，突出结构变化、粘弹性特性，以及分子间相互作用和网络稳定性方面的见解。
图5 A：展示了Plu-Ph和PluPVADEX3水凝胶对细胞活性的影响，结果显示水凝胶对细胞无毒性。B：通过活/死细胞染色实验，进一步证实了水凝胶的生物相容性，显示水凝胶对细胞无毒性且不影响细胞形态。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2025.113740
