海藻酸盐-Aloe vera 载扶他昔酸水凝胶薄膜的研制与表征

摘要

本研究开发了一种负载夫西地酸的水凝胶薄膜制剂，并采用不同比例的Aloe vera对其进行表征。

摘要

一种新型的含夫西地酸水凝胶薄膜被制备出来 通过 使用海藻酸钠的溶剂浇铸技术 芦荟（Aloe vera）. 通过使用不同比例的海藻酸钠对水凝胶薄膜进行了优化， 芦荟（Aloe vera），以及甘油。含有10%甘油（海藻酸钠质量的百分比）的薄膜表现出最佳外观。加入 芦荟（Aloe vera） 影响了水凝胶薄膜的厚度、溶胀行为、水蒸气透过性以及药物释放曲线。较高的 芦荟（Aloe vera） 内容导致薄膜增厚（在一定比例内）、溶胀性增加、水蒸气透过性降低，并在12小时内实现长达93%的药物缓释。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析证实了关键官能团的存在以及水凝胶组分之间的相互作用。该研究表明，海藻酸钠与 芦荟（Aloe vera），且甘油可改善水凝胶薄膜的机械性能和药物释放特性，使其成为增强局部药物递送和促进伤口愈合应用的有前景选择。

引言

夫西地酸是一种从Fusidium coccineum中提取的强效甾体类抗生素。它被广泛用于治疗葡萄球菌引起的皮肤感染和脓疱病。该药物即使对耐药菌株也具有高效性，且毒性较低，因此是治疗皮肤感染的合适选择¹。与其他外用抗生素不同，夫西地酸能够深入渗透皮肤，增强其抗菌效果，尤其是在皮肤保护屏障受损的区域。其分子结构赋予其良好的溶解特性，可在体内组织中广泛分布，而其钠盐形式（钠 fusidate）更具有更好的水溶性和渗透率，进一步提升了分布能力^2,3。夫西地酸可通过多种途径给药，包括口服、静脉注射和外用，可根据不同的治疗需求灵活选择，适用于多种类型的感染⁴。

水凝胶因其高含水量和良好的生物相容性，已成为伤口治疗中抗生素递送的创新载体，能够保持湿润环境、实现药物的可控释放，并改善患者的治疗效果。水凝胶由天然或合成聚合物（如海藻酸盐）制成，其中海藻酸盐因其优异的生物相容性、成本低廉以及可形成类似天然组织细胞外基质的凝胶特性而备受青睐⁵。特别是基于海藻酸盐的水凝胶，可为伤口愈合提供湿润环境，不与伤口粘连，易于移除，因此非常适合用于递送生物活性物质并促进组织再生。包载抗生素的水凝胶的研发代表了伤口护理领域的重要进展，可实现药物的靶向递送和持续的治疗效果^6,7。

本研究提出的含夫西地酸的海藻酸盐/芦荟水凝胶旨在克服夫西地酸溶解度差的问题，并增强其经皮渗透能力。Aloe vera 因具有对皮肤温和、保湿及抗菌等特性而著称，同时还可作为化学透皮促进剂，可能提高夫西地酸在治疗皮肤感染中的疗效^8,9。该创新性制剂利用 Aloe vera 与海藻酸盐水凝胶的协同作用，创造有利于伤口愈合的微环境，优化药物递送效果，为皮肤感染的强化治疗提供了一种有前景的解决方案，从而在改善药物递送和促进愈合效果的基础上，充分发挥夫西地酸强大的抗菌活性¹⁰。

方案

本研究中所用试剂与设备的详细信息列于材料表中。

1. 夫西地酸水凝胶薄膜的制备

1. 配制海藻酸钠（2.0% w/v）溶液 芦荟 (1.0% w/v)，通过将其溶解于蒸馏水中制备。
2. 将200 mg夫西地酸加入海藻酸钠溶液中，搅拌1小时。
3. 将甘油以10%、12%和14%（w/w，基于海藻酸钠质量）的浓度加入海藻酸钠溶液中。
4. 将海藻酸盐和 芦荟 溶液以达到最终的藻酸盐/芦荟 体积比（v/v）分别为100:0、90:10、80:20和75:25。
5. 将每种混合物各25 mL倒入玻璃培养皿（100 mm × 20 mm）中，于室温下静置干燥（25 °C) 并在50%的受控湿度下放置2天。
6. 将干燥的薄膜浸入氯化钙（CaCl₂）溶液中₂) 水溶液（5.0% w/v）中浸泡5分钟，以获得水凝胶薄膜。
7. 用蒸馏水清洗所得薄膜，并在使用前于室温下干燥。

2. 测定薄膜厚度

1. 使用数字千分尺测量薄膜的厚度¹¹。
2. 在薄膜上的五个不同位置进行测量。
3. 记录每个位置测得的数值。
4. 根据所测得的数据计算薄膜的平均厚度。

3. 测定溶胀指数

1. 使用实验刀将薄膜样品切成 2 cm × 2 cm 的正方形。
2. 准确称量每份样品。
3. 将样品在室温下浸泡于 PBS 缓冲液（pH 6.8）中 24 小时。
4. 用滤纸吸去薄膜表面多余的水分。
5. 再次称量样品。
6. 在不同时间点称量薄膜样品。使用以下公式计算溶胀能力：
   
   注意：Wh 表示样品的水合重量，Wd 表示样品的干重。

4. 水蒸气渗透性或封闭性测试

1. 用滤纸覆盖装有 50 mL 水的玻璃烧杯的开口¹¹。
2. 将成膜溶液涂布于其中一张滤纸上，并使其形成薄膜。
3. 将烧杯置于室温及环境湿度下保存。
4. 根据烧杯内水的质量减少情况，评估薄膜对水的透过性。
5. 为测定所制备的水凝胶薄膜的水蒸气透过率，使用以下公式：
   
   注：闭塞性因子 F 用于衡量薄膜的透过性，通过计算未涂膜的滤纸覆盖烧杯与涂膜滤纸覆盖烧杯之间水质量差值来确定。闭塞性因子数值越小，表明薄膜的透过性越高。

5. 傅里叶变换红外光谱法（FTIR）

1. 将水凝胶样品置于傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的ATR晶体上。
2. 设置波数范围为4000–400 cm⁻¹。
3. 设置扫描速率为每样品60次扫描。
4. 设置分辨率为4 cm⁻¹。
5. 每次样品测试前记录空气背景。
6. 对每个水凝胶样品分别进行分析。
7. 分析每个水凝胶样品的FTIR谱图，以确认官能团并考察各组分之间的相互作用¹²。
8. 分别对原始 Aloe vera、海藻酸钠、甘油和夫西地酸进行相同的分析。

6. 差示扫描量热法（DSC）

1. 使用市售的热分析仪器获取热谱图。
2. 从聚合物薄膜上切割出多个圆形样品片，制备测量样品。
3. 研究温度范围为 25–230 °C。
4. 设定升/降温速率为 20 °C/min。
5. 使用标准铟样品配合相应软件进行温度和焓值校准。

7. 药物释放测试

1. 配制 50 mL 磷酸盐缓冲液（PBS，pH = 7.4）作为溶出介质。
2. 将水凝胶薄膜浸入 PBS 中，在 37 °C 下以 50 rpm 的速度搅拌 24 小时。
3. 在预定时间点，收集 2 mL 样品。
4. 使用注射器滤器对收集的样品进行稀释和过滤。
5. 立即补充等体积的 PBS。
6. 采用紫外分光光度计测定释放的夫西地酸浓度，在 285 nm 处测量吸光度。
7. 使用零级、一级、Higuchi 和 Korsmeyer-Peppas 模型评估夫西地酸的释放动力学⁴。

结果

海藻酸钠/Aloe vera 水凝胶薄膜的制备
采用不同比例的海藻酸钠、Aloe vera 和甘油制备水凝胶薄膜配方。最终的配方制备与评价仅使用10%甘油（w/w，相对于海藻酸钠）。图1展示了不同Aloe vera比例的水凝胶薄膜。选择该条件的原因是其他甘油比例无法提供必要的黏附性和柔韧性，导致薄膜成形不良。薄膜良好的黏附性和弹性归因于海藻酸钠和甘油的存在。添加Aloe vera并未改变薄膜外观，但在制备过程中影响了溶液的黏度。

厚度
厚度结果如表1所示。仅含海藻酸钠的对照样品A厚度为0.11 mm。随着样品B和C中Aloe vera比例的增加，薄膜厚度分别增至0.13 mm和0.12 mm。然而，Aloe vera比例最高的样品D，其薄膜最薄，为0.09 mm。根据这些结果，添加Aloe v...

讨论

将夫西地酸以不同比例掺入含有Aloe vera和甘油的海藻酸盐水凝胶薄膜中。Aloe vera的存在不影响薄膜外观，但在制备过程中，含Aloe vera的溶液黏度有所降低。厚度测试结果表明，Aloe vera的加入可能在一定程度上影响薄膜厚度，但该影响并不显著。总体而言，并不存在适用于所有应用的单一理想厚度。然而研究表明，薄膜的黏附性和机械性能受厚度影响，较薄的薄膜可能促进更快的水蒸气透过速率，更有利于维持伤口愈合所需的湿润环境¹⁴。

水凝胶溶胀性能的研究是当前科研的重点，旨在评估聚合物吸收不同液体的能力。研究结果表明，芦荟的亲水特性显著改善了薄膜的溶胀行为。溶胀指数的升高表明，芦荟促进了更多的水分吸收，可能是通过保持水分并在薄膜基质内形成水合凝胶样结构所致¹⁵。所观察到的水凝胶薄膜的溶胀行为可能与芦荟中的多糖含量有关。在低浓度时，多糖可能阻碍海藻酸盐链之间的连接...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Aloe vera	本地供应商，马来西亚吉隆坡		使用未经处理的芦荟树皮，并在本实验室中进行材料制备
氯化钙	R&M Chemicals
差示扫描量热法	Netzsch-Gruppe	DSC 300 Caliris
傅里叶变换红外光谱法	Perkin Elmer	107914
夫西地酸	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	PHR2810	认证标准物质，药物二级标准品
甘油	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	PHR1020	美国药典（USP）标准品
千分尺	Blomker Industries, 马来西亚
NETZSCH Proteus 软件	Netzsch-Gruppe	DSC 300 Caliris
磷酸盐缓冲液	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	P4417	片剂
海藻酸钠	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	W201502
热分析仪	NETZSCH	DSC Caliris
紫外-分光光度计 / UV LINE-9400	SECOMAM	/ 8512047