《Journal of Pharmaceutical Innovation》：Calcium Butyrate-Integrated Bioadhesive Hydrogel: a Promising Therapeutic Platform for Inflammation Control and Wound Regeneration
编辑推荐：
为克服丁酸不稳定性、刺激性等瓶颈，研究团队开发了载钙丁酸盐的生物粘附水凝胶，实现了良好的理化性能、缓释与生物相容性，在抗炎、促成纤维细胞迁移和伤口闭合方面展现出显著效果，为治疗炎症性皮肤病和再生应用提供了有前景的透皮给药平台。
皮肤是人体最大的器官，也是抵御外部环境的第一道防线。当这道屏障受损，如发生创伤、烧伤或患有炎症性皮肤病时，高效的修复与再生便成为临床上面临的重大挑战。丁酸(Butyric acid)，一种由肠道微生物发酵产生的短链脂肪酸(SCFA)，因其出色的抗炎和促进组织再生的潜能，被视为一个极具吸引力的候选药物。然而，理想很丰满，现实却很骨感。纯丁酸自身存在挥发性强、气味刺鼻、对皮肤有刺激性以及在体内不稳定的“硬伤”，使其直接应用困难重重。如何“驯服”这匹“野马”，将其安全有效地递送至病灶部位，成为研究者们亟待破解的难题。
为了攻克这些瓶颈，发表于《Journal of Pharmaceutical Innovation》的研究团队独辟蹊径，将目光投向了丁酸的钙盐——钙丁酸盐(Calcium Butyrate, CAB)。相较于丁酸，CAB在化学稳定性、气味和安全性方面均有显著改善。但仅仅“改头换面”还不够，如何确保药物能在皮肤上“待得住”、“释得出”、“起效好”？研究人员想到了生物粘附水凝胶。这类材料能紧密粘附在皮肤表面，延长药物停留时间，并提供可控的药物释放。于是，一个大胆的设想诞生了：将CAB装载进精心设计的生物粘附水凝胶中，构建一个既能克服丁酸缺点，又能实现高效局部给药的“智能”递送平台。
为了验证这一设想，研究人员展开了一系列严谨的探索。他们首先制备了由羧甲基纤维素(Carboxymethyl cellulose, CMC)、黄原胶(Xanthan gum)、甘油、玫瑰水等组成的空白水凝胶基质(F1)，并在此基础上成功负载了1%的CAB，制得载药凝胶(F1-CAB)。研究团队运用了多种关键技术方法对制剂进行系统性评价。在理化表征方面，采用了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析药物与辅料的相互作用，流变学与质构分析仪评估凝胶的机械性能与粘附性，高效液相色谱法(HPLC)测定药物含量与释放行为。在生物学评价方面，严格遵循ISO 10993标准，利用L929小鼠成纤维细胞和RAW 264.7小鼠巨噬细胞等细胞模型，通过MTT法检测细胞毒性， Griess试剂法检测一氧化氮(NO)水平以评估抗炎活性，并通过划痕实验评估对成纤维细胞迁移和伤口闭合的促进作用。此外，还使用重建人表皮模型进行了体外皮肤刺激性测试，以评估制剂的安全性。
结果与讨论部分详实展示了该载药凝胶的卓越性能：
- •
成功构建与表征：FTIR分析证实CAB被成功包载于水凝胶中，且未与基质发生明显的化学相互作用，仅为物理包埋。载药后，凝胶的pH值(6.75)适于皮肤使用，粘度、硬度、粘附性、内聚性等机械性能均显著提升，表现出优异的剪切稀化（即涂抹时变稀、静止时变稠）行为和热稳定性。这些变化归因于Ca2+与聚合物链之间的离子交联作用，强化了凝胶网络结构。
- •
实现缓释与控制：体外释放研究表明，CAB溶液在4小时内几乎完全释放，而F1-CAB凝胶则呈现明显的缓释特性，在8小时内达到完全释放。动力学模型分析表明其释放机制符合一级动力学和Fickian扩散。这种缓释特性有利于维持病灶部位的有效药物浓度，减少给药频率。
- •
卓越的生物相容性与安全性：细胞毒性实验显示，在所有测试浓度下，F1-CAB对L929成纤维细胞和RAW 264.7巨噬细胞的存活率均大于70%，表现出良好的细胞相容性。更重要的是，在重建人表皮模型上进行体外皮肤刺激性测试时，组织存活率超过80%，表明该制剂属于无刺激性产品，为其皮肤应用的安全性提供了有力证据。
- •
强大的抗炎与促愈合活性：在LPS(脂多糖)诱导的RAW 264.7巨噬细胞炎症模型中，F1-CAB在1 mg/mL浓度下对一氧化氮(NO)生成的抑制效果比相同浓度的纯CAB粉末强34%，显示出凝胶载体对抗炎活性的增强作用。更为关键的是，在L929成纤维细胞划痕实验中，F1-CAB能剂量依赖性地增强细胞迁移，显著加速“伤口”的闭合过程，直接证明了其促进组织再生的能力。
结论部分高度概括了本项研究的核心发现与深远意义。本研究成功开发并系统评价了一种负载钙丁酸盐(CAB)的新型生物粘附水凝胶(F1-CAB)。该制剂不仅具备了适合皮肤给药的理想理化与流变学特性，还实现了CAB的持续释放。在生物学层面，F1-CAB在保持优异生物相容性和无刺激性的同时，展现出比纯CAB更强大的抗炎效力，并能有效促进成纤维细胞迁移，加速伤口闭合。这些结果强有力地证明，将CAB整合到生物粘附水凝胶中，是一个极具潜力的策略，能有效规避丁酸的直接应用缺陷，并将其抗炎与促再生功效最大化。这项研究为治疗慢性伤口、烧伤、湿疹、牛皮癣等炎症性皮肤病及皮肤再生修复，提供了一个创新、安全且高效的局部给药系统平台，为后续的临床前及临床开发奠定了坚实的科学基础。
