基于纤维素纳米晶的水凝微球,通过电动力学过程制备,用于控制释放生物活性化合物
Joseph Batta-Mpouma1, Gurshagan Kandhola2, Jaspreet Kaur2
1Bio/Nano Technology Group, Institute for Nanoscience & Engineering, University of Arkansas, Fayetteville, AR 72701, USA; Materials Science & Engineering Program, Institute for Nanoscience and Engineering, University of Arkansas, Fayetteville, AR 72701, USA.
Carbohydrate polymers
|March 6, 2025
概括
这项研究开发了统一的,pH敏感的水凝微球,使用电动力学处理来控制生物活性化合物的释放. 这些纤维素纳米晶-酸复合材料显示出在各种行业有针对性的交付的前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 控制释放系统 (CRS) 对于特定地点的生物活性化合物 (BCs) 输送至关重要.
- 现有的CRS面临着不统一性和结构不稳定性等挑战,限制了它们的有效性.
- 需要均的形状,稳定的CRS来有效封装和药物,补充剂和其他化合物的有针对性的输送.
研究的目的:
- 使用电动力学 (EHD) 工艺合成均形状的水凝微球 (HMs).
- 通过结合纤维素纳米晶 (CNCs) 和酸盐 (ALG) 来创建pH敏感的CRS.
- 评估从这些复合HM中对模型生物活性化合物 (染料) 的封装和受控释放.
主要方法:
- 利用电动力学 (EHD) 工艺从合体 (c) 和交联 (x) 纤维素纳米晶体 (CNC) 与酸盐 (ALG) 合成复合水凝微球 (HMs).
- 评估珠子形状的统一性,使用球状度因子和基于应用电压的颗粒大小变化.
- 使用Korsmeyer-Peppas模型在pH 2.4和pH 8.2下研究了封装染料的pH依赖释放机制.
主要成果:
- 通过EHD处理,可以获得均形状的HM (球面性系数≤0.05),可调整大小 (3001200μm) 通过应用于电压来控制.
- 在模拟的胃 (pH 2.4) 和肠道 (pH 8.2) 条件下,封装着的染料表现出pH依赖的释放特征.
- 通过Korsmeyer-Peppas模型分析的释放动力学表明非Fickian扩散和案例II传输机制 (释放指数分别为0.430.85和≥0.85),证明了pH敏感的传递.
结论:
- 电动力学合成的cCNC-ALG和xCNC-ALG复合体HM是有效的pH敏感控制释放系统.
- 这些HM证明了生物活性化合物的高效封装和特定地点的输送潜力.
- 开发的复合材料在营养,制药,食品和农业行业提供了有前途的应用.
