温度依赖性自组装和混合泊洛沙姆407(P407)与泊洛沙姆188(P188)体系溶胶-凝胶转变行为的示意图。该图总结了从单分子到胶束，以及加热后进一步的胶束堆积的演变过程，强调了溶胶-凝胶转变温度(Tsol–gel)随P188含量变化的非线性变化。所提出的机制得到了原位小角X射线散射(SAXS)、温度扫描流变学和差示扫描量热法(DSC)的支持，将分子自组装与宏观凝胶形成联系起来。图片来源：千叶大学日本樋口谦二郎副教授
在现代医药领域，大多数人关注的是活性药物成分，即那些专门对抗疾病症状或病因的化学物质。然而，药剂学中不为人知的英雄是辅料——与活性成分一起配制的物质，确保药物能在正确的时间到达身体的正确部位。简而言之，辅料与药物本身同样重要，因为它们提供了可控的给药方式。
泊洛沙姆在凝胶中的重要性
一个显著的例子是能够实现原位凝胶化的温度响应性化合物。这些智能液体一旦被施用于人体，就会在体温作用下转变为固体凝胶，使药物能够准确停留在施用位置，并提供局部、稳定的释放。
泊洛沙姆是一类聚合物材料，是实现原位凝胶化最值得信赖的工具之一，广泛应用于外用乳膏、眼药水甚至肿瘤药物应用中。尽管它们很受欢迎，但使用这些材料可能具有挑战性；即使是研究最多的品种——泊洛沙姆407(P407)，也以难以控制而闻名。
P407从液体转变为固体凝胶的精确温度，称为溶胶-凝胶转变温度，会根据其浓度而波动。这使得P407难以确保一种在凉爽的注射器或容器中保持液态，但一旦接触温暖的人体就可靠固化的配方。
尽管P407可以与泊洛沙姆188(P188)混合以精细调节其转变温度，但控制这一行为的基本物理原理仍不明确。
在此背景下，日本千叶大学药学研究生院的樋口谦二郎副教授领导的研究团队对P407/P188混合物的结构演化进行了深入研究。
他们发表在《胶体与界面科学杂志》上的论文探讨了这两种聚合物在不同温度下相互作用时发生的精细分子和宏观变化。
这项工作由普拉卡西特·帕尼亚毛博士（千叶大学博士生、泰国清迈大学讲师）、清迈大学的查勒姆蓬·森均博士以及千叶大学的上田圭介博士和森部邦和博士共同撰写。
帕尼亚毛博士解释道："我们的研究动机来自于反复观察到的泊洛沙姆组成的小变化可能导致凝胶行为意外大且不一致的变化。缺乏明确的机制解释促使我们研究分子自组装如何转化为宏观凝胶化，旨在超越试错法的配方设计。"
从多尺度观察凝胶化过程
为实现这一目标，研究团队采用了复杂的三管齐下方法，揭示了不同尺度的关键特性。他们使用差示扫描量热法测量分子水平的热量变化，使用流变学测试凝胶的刚度和溶胶-凝胶转变温度，并使用原位同步辐射小角X射线散射确定其形成过程中的内部晶体结构。
通过详细分析，研究团队发现，低浓度的P188本质上充当破坏者，阻止P407分子聚集在一起，从而提高凝胶化温度。然而，在较高浓度下，P188与P407竞争水分子。这迫使P407更快脱水并形成大量称为胶束的微小球形结构。
这些胶束变得如此紧密堆积，以至于混合物在较低温度下转变为凝胶。综合起来，这些结果首次全面描绘了这些泊洛沙姆如何从无序的溶液状态重新组织成高度有序、类似晶体的具有特定排列的晶格。
对医药及其他领域的启示
这些对P407/P188混合物凝胶化过程的洞察对制药行业至关重要，因为它们将使科学家能够更好地定制温度响应性凝胶的厚度和稳定性，以满足特定的医疗需求。
帕尼亚毛博士强调："这项研究的发现支持为眼科、皮肤科和肿瘤学中的局部治疗设计精确的缓释制剂，在这些领域中，可控凝胶化可以增强药物滞留并最小化副作用。"
除了临床应用外，这项工作的影响还延伸到其他需要材料根据温度改变形状或质地的行业。樋口谦二郎博士总结道："这项研究不仅可以帮助创造更安全、更可预测、更易获取的基于凝胶的药物，还可以促进化妆品、食品和技术领域更智能材料的开发。"
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