什么是凝膠？凝膠,，是那些由無機(jī)小顆粒和有機(jī)大分子等組成的混合體系,，一般呈液態(tài)或半固體形態(tài)。凝膠材料具備許多優(yōu)異的性能,，使其在制藥中得到廣泛應(yīng)用,。良好的生物相容性使得大多數(shù)凝膠都可以被人體吸收；緩釋控釋特性有助于實(shí)現(xiàn)病灶區(qū)的原位治療,；良好的穩(wěn)定性使凝膠能夠長期停留以達(dá)到持續(xù)緩釋治療的功效,；良好的流動(dòng)性使其易于涂抹和吸收；相比較于含油含蠟的半固態(tài)制劑,，凝膠制劑不會(huì)污染我們的衣物…以及還有許多其他優(yōu)良特性,。

圖1 凝膠的分類

組成上看，如圖1所示,。凝膠可分為單相凝膠和兩相凝膠兩類,。在兩相凝膠中，一種是通過范德華力維持在一起的連續(xù)相凝膠體系，一種是通過靜電相互作用保持在一起的,，例如化氫氧化鋁凝膠,。觸變性就是這種兩相凝膠最重要的特性，當(dāng)這種凝膠被剪切時(shí),，例如經(jīng)歷了強(qiáng)烈的搖晃,，分子間的弱鍵合作用被破壞，從而形成溶膠,。靜置時(shí),，顆粒自由碰撞，再次發(fā)生絮凝,，凝膠結(jié)構(gòu)重建,。因此，這種類型的凝膠在溶膠和凝膠之間來回變化,，不同應(yīng)用場景下的流動(dòng)行為強(qiáng)烈影響著產(chǎn)品的使用過程,。

其次是單相凝膠，同樣也有兩種類型,，不可逆和可逆兩種,。它們都存在一個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)來使凝膠保持穩(wěn)定，但在不可逆體系中,，由于結(jié)構(gòu)是通過共價(jià)鍵交聯(lián)的,，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不能被破壞。然而在可逆體系中,，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由較弱的相互作用（如氫鍵）保持的,，是熱可逆的。因此,，凝膠在不同溫度下的流動(dòng)性和穩(wěn)定性便是我們在該類凝膠材料上的研究重點(diǎn),。

在單相凝膠中，還有兩類比較特殊的凝膠,，一個(gè)是條件觸發(fā)凝膠,，它實(shí)際上是一種不可逆的凝膠。在使用之前,，它顯示為液體,，當(dāng)受到溫度、pH,、離子濃度以及引發(fā)劑等的觸發(fā)時(shí),，它可以在zhi ding 區(qū)域內(nèi)發(fā)生交聯(lián)形成不可逆凝膠，以達(dá)到定點(diǎn)釋放藥物的效果,。因此膠凝點(diǎn)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,，如膠凝溫度和膠凝時(shí)間,。本文的重點(diǎn)也是在該類凝膠上。

水凝膠是另一種不可逆的單相凝膠,。水凝膠可以廣泛用于填充載體,，以支撐我們的皮膚甚至器官。想要能夠起到支撐填充的作用,，就需要較高的強(qiáng)度,，那么在流變中就可以用模量這個(gè)概念來表征這種支撐強(qiáng)度了。

骨折怎么治,？大家多多少少應(yīng)該都見過，把錯(cuò)位的骨頭擺正后打上石膏,，靜養(yǎng)數(shù)月使骨頭生長愈合,。打石膏的作用在哪呢？就是為了保證骨頭斷裂處處于閉合的狀態(tài),，只有骨頭的斷面緊密連接在一起,，其中的神經(jīng)血管等組織結(jié)構(gòu)才能快速生長使斷骨重連。骨頭非常的硬,，斷面往往又不平整,，是很難緊密貼合在一起的，因此修復(fù)需要很長的時(shí)間,，經(jīng)常是按月來計(jì)算的,。那么我們不妨換個(gè)思路，在斷裂的骨裂縫中間填入柔軟的凝膠填料,，把斷面充分連接起來,，就能促進(jìn)其愈合生長，那這個(gè)就是骨愈傷凝膠,，如圖2所示,。

圖2 骨愈傷凝膠輔助骨裂縫愈合示意圖

那這種凝膠需要怎樣的流變性質(zhì)呢？為了能夠充分填滿整個(gè)裂縫,，需要該凝膠在注射階段具有不錯(cuò)的流動(dòng)能力,，能夠充分自適應(yīng)骨裂縫的形狀。填滿整個(gè)裂縫之后,，又能夠盡快將這個(gè)形狀固定住,，不再流動(dòng)，即便病人進(jìn)行簡單的活動(dòng)也不會(huì)使得凝膠從骨縫中流出,，形成具有一定強(qiáng)度的凝膠狀態(tài),，充分連接骨裂縫，促進(jìn)其愈合,。那么病人被注射了該骨愈傷凝膠,，需要多長時(shí)間才能由液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變具有一定強(qiáng)度不會(huì)流動(dòng)的凝膠呢,？到底需要靜養(yǎng)多久才能進(jìn)行簡單的活動(dòng)呢？這就可以通過流變學(xué)的指標(biāo)來進(jìn)行評價(jià)了,。

圖3 骨愈傷凝膠的溫度掃描---確定存儲(chǔ)使用溫度條件

該凝膠主要是一類以溶液狀態(tài)給藥后,在用藥部位立即發(fā)生相轉(zhuǎn)變,，由液態(tài)轉(zhuǎn)化形成半固體凝膠的制劑。主要有溫度敏感型,、pH敏感型以及離子敏感型等等,。影響骨愈傷凝膠發(fā)生這種相轉(zhuǎn)變的因素主要就是溫度了，圖3就是該骨愈傷凝膠的單頻振蕩溫度掃描曲線,，可以看出在冰箱冷藏存儲(chǔ)條件4℃下G’’＞G’,，顯示為類液體行為，具有良好的流動(dòng)性,，能夠穩(wěn)定存儲(chǔ),；28℃左右開始發(fā)生凝膠化轉(zhuǎn)變G’=G’’；隨后當(dāng)溫度到達(dá)37℃左右時(shí),，剛好在體溫附近,，凝膠模量最大，完成凝膠,。該配方契合整個(gè)存儲(chǔ)以及使用場景,。

圖4 不同酶含量骨愈傷凝膠的單頻時(shí)間掃描---確定凝膠時(shí)間

使用溫度沒有問題，那愈傷凝膠需要多長時(shí)間能夠由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w形成具有一定強(qiáng)度的凝膠,，可以通過單品時(shí)間掃描測試來進(jìn)行表征,，在發(fā)生凝膠之前，在流變曲線上顯示為G’’＞G’的類液體行為,，當(dāng)G’=G’’時(shí)到達(dá)凝膠點(diǎn),，凝膠開始形成三位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，初具結(jié)構(gòu),，整體形狀開始固定不再發(fā)生流動(dòng)變化,。經(jīng)過凝膠點(diǎn)以后，G’＞G’’,，展示為類固體的行為,，且模量不斷增加直至走平形成凝膠。圖4為兩種骨愈傷凝膠材料在37℃時(shí)測試結(jié)果,。1#添加50phr酶,，2#添加25phr酶?？梢园l(fā)現(xiàn)酶的含量直接影響材料的凝膠時(shí)間,，酶含量越高凝膠時(shí)間越快。酶含量多了是可以促進(jìn)凝膠化時(shí)間,，提高材料的模量,。當(dāng)然這個(gè)量肯定也不是越多越好,，因此我們可以通過流變的數(shù)據(jù)和其他生物數(shù)據(jù)來共同分析得到最佳的配方配比。

從本文的測試可以看出,，流變的測試并不僅僅是拘泥于,，測一個(gè)樣品的黏度是多少，模量是多少,，流變的測試是可以貼合并模擬實(shí)際使用應(yīng)用場景的,。測試或許并沒有太大的難度，難的在于思考如何設(shè)計(jì)這樣的測試實(shí)驗(yàn),，如何用得到的數(shù)據(jù)來分析指導(dǎo)我們的應(yīng)用,。因此最重要的點(diǎn)可能并不是我們流變本身，而是首先充分了解自己產(chǎn)品本身在使用過程的各種變化行為,，然后才能通過包括流變等的各種測試手段來輔助研究其各種行為,。

作者

楊陽

耐馳儀器公司應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室