聚季铵盐-10在pH 响应型药物递送的应用

介绍

聚季铵盐-10（Polyquaternium-10，PQ-10），别名季铵化羟乙基纤维素乙氧基化物，是一类阳离子改性纤维素衍生物。其分子结构以纤维素为主链，通过乙氧基化和季铵化修饰引入季铵氨基，兼具生物相容性与反应活性，在生物医药、化妆品、材料等领域应用广泛。尤其在药物递送系统中，PQ-10与阴离子物质形成的聚电解质复合物（PEC）展现出优异的控释性能。

图一 聚季铵盐-10

分子结构

聚季铵盐-10以羟乙基纤维素为骨架，通过乙氧基化延伸分子链，末端引入季铵化氨基（-N⁺(CH₃)₃），形成阳离子特性。其季铵基团位于聚乙二醇链末端，对阴离子基团具有高亲和力，而纤维素主链赋予其良好的生物相容性和结构稳定性。

特性

聚季铵盐-10无毒性、生物相容性好，对 Caco-2 细胞的存活率超过 90%，符合体内药物递送载体的生物安全要求。在水性介质中易溶解并形成高黏度体系，溶胀后可形成凝胶状结构，为药物控释提供物理屏障。与壳聚糖等阳离子聚合物不同，PQ-10 的电离不受 pH 影响，在酸性、中性和碱性环境中均能保持阳离子活性。季铵基团赋予其黏膜黏附能力，延长载体在作用部位的滞留时间；同时具备一定抗菌活性，可辅助提升药物递送的安全性。易与阴离子物质通过静电相互作用形成稳定复合物，且制备过程温和。

应用

聚季铵盐-10分子中的-N⁺H₃与 HA 的-COO⁻发生静电相互作用，自发自组装形成纤维状PEC结构，HA的疏水芳香核可通过疏水作用负载疏水性药物。该 PEC 具有良好的药物包封能力，药物负载率可达 11.9%-23.91%，且能实现药物的控释释放，避免突释导致的毒副作用；纤维状结构提升了载体的机械稳定性，在模拟胃肠道液中可缓慢降解，契合体内递送需求。尤其对 EFV 这类需长期服用的抗 HIV 药物，可改善患者依从性，同时 PQ-10 的黏膜黏附性有助于延长药物在肠道的吸收时间。

此外，利用聚季铵盐-10增稠性、保湿性和阳离子特性，作为洗发水、护发素中的调理剂，改善毛发柔顺度；同时兼具抗菌性，可辅助维持皮肤微生态平衡。作为阳离子絮凝剂，通过吸附水中阴离子污染物实现水质净化，且生物相容性好，无二次污染。凭借黏膜黏附性和生物相容性，可作为黏膜给药制剂的辅料，延长药物滞留时间，提升生物利用度。

pH对聚季铵盐-10复合物的影响

聚季铵盐-10的阳离子特性虽不受 pH 影响，但反应介质的 pH 会通过调控阴离子聚合物（如 HA）的解离状态，显著影响 PEC 的合成、理化性质及药物递送性能，不同 pH（6.0、7.0、8.0）下的表现如下：pH7.0 时 HA 的溶解度最高（黏度 1.406 mPa・s），PEC 形成最充分；pH6.0（黏度 1.0735 mPa・s）和 pH8.0（黏度 1.348 mPa・s）时 HA 溶解度降低，导致 PEC 的形成效率和稳定性下降。pH7.0 制备的 PEC（F2）为完全无定形结构，热稳定性最优，且静电相互作用最充分，无游离氨基或羧基残留；pH6.0（F1）和 pH8.0（F3）的 PEC 存在未反应的电荷基团，结晶度略高，稳定性稍差。pH 升高使 PEC 的孔隙率增加，F3（pH8.0）比 F1（pH6.0）具有更多更大的孔隙，直接影响药物释放速率。

药物负载与释放

聚季铵盐-10与阴离子物质形成的聚电解质复合物用于pH1.2 模拟胃液中，F1（pH6.0）释放缓慢（20% 以内），因游离氨基的电荷排斥限制溶胀；F2 和 F3 释放较快（85% 以上），源于电荷中和或过量羧基的亲水性。pH6.8 模拟肠液中，F1 释放加速（85% 以上），F2 释放可控（缓慢持续），F3 因羧基电荷排斥释放减缓，其中 pH7.0 的 PEC 展现出最理想的控释效果[1]。

图二 聚季铵盐-10的自组装过程

参考文献

[1]Siyawamwaya M ,Choonara E Y ,Kumar P , et al.A humic acid-polyquaternium-10 stoichiometric self-assembled fibrilla polyelectrolyte complex: Effect of pH on synthesis, characterization, and drug release[J].International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials,2016,65(11):550-560.