【正文】 子凝膠是二元體系。這類小分子有機(jī)化合物被稱為凝膠因子（ gelators）。最近的研究發(fā)現(xiàn)，某些凝膠因子不僅能使有機(jī)溶劑凝膠化，還能使水凝膠化。其制備方法是將凝膠因子在有機(jī)溶劑中加熱溶解，再冷卻至室溫。分子凝膠的主要 應(yīng)用領(lǐng)域之一是作為藥物載體，藥物分子在凝膠體系中的粒徑一般在納米量級(jí)，即 1nm~100nm,這意味著分子凝膠載藥系統(tǒng)屬納米粒載藥體系。 通過在凝膠中引入可聚合的不飽和基團(tuán)，使凝膠因子聚集體原位（ in situ） 聚合，可以改善這類分子凝膠的穩(wěn)定性，得到比較堅(jiān)硬的、力學(xué)性能好、能長期穩(wěn)定存在的分子凝膠。 表征有機(jī)凝膠的一種有效的研究方法是利用其流變學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)。有機(jī)凝膠的熱力學(xué)性質(zhì)是十分重要的，這些熱力學(xué)性質(zhì)包括凝膠相圖、溶膠 — 凝膠相轉(zhuǎn)變溫度（ TSG）與焓或凝膠 — 溶膠相轉(zhuǎn)變溫度（ TGS）與焓等。高分辨率顯微鏡主要有 TEM， SEM，AFM 等，散射技術(shù)主要有小角中子散射（ SANS）和小角 X 射線散射（ SAXS）等。對(duì)純物質(zhì)（大約 99%）的第一次系統(tǒng)研究是在 1980年，一些輔助技術(shù)的使用，例如圓二色譜， X射線衍射， SEM， DSC， FTIR和偏光顯微鏡等對(duì)不同結(jié)構(gòu)的膠體進(jìn)行了表征。用粘度計(jì)研究苯或庚烷中的油酸羥基鈷衍生物（結(jié)構(gòu)式 2）稀釋液的流變曲線表明體系是非牛頓力學(xué)行為。但也有一些凝膠因子并不是靠氫鍵作用來形成凝膠的。與 DDOA 類似的蒽醌衍生物（ 結(jié)構(gòu)式 4）也是一種凝膠因子。其纖維狀聚集體直徑為 60nm~70 nm。當(dāng)對(duì)樣品進(jìn)行溫度驟降時(shí)，可以觀察到明顯的雙折射現(xiàn)象。 DSC研究表明 TSATA具有很好的熱可逆性。吸熱與放熱峰被認(rèn)為與 TSATA三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成與消失有關(guān)。 NO2與 C=O（位于 4個(gè)位置）基團(tuán)的偶極相互作用以及長烴基鏈都對(duì)聚集過程起重要作用。 結(jié)構(gòu)式 7 結(jié)構(gòu)式 8 5． 低聚的 α 氨基酸凝膠因子（結(jié)構(gòu)式 9）。⑸ ~⑻的 C末端基團(tuán)的疏水性除了對(duì)芳香類分子有作用以外，對(duì)于其它溶劑幾乎沒有影響。 6． 環(huán)二肽化合物 (結(jié)構(gòu)式 10)。 IR 證明了氫鍵的存在， TEM 證實(shí)了纖維狀聚集體的存在。 7． 縮肽（結(jié)構(gòu)式 11，結(jié)構(gòu)式 12）與前述大多數(shù)凝膠因子不同，環(huán) [CH2COL亮氨酰 L亮氨 酸 ]（結(jié)構(gòu)式 11， R1=R2=CH2CHMe2）能夠?qū)O性溶劑乙睛和非極性溶劑乙醚都凝膠化，而對(duì)于己烷，環(huán)己烷，或丙醇卻沒有作用。所有的凝膠因子至少帶有兩條長的烷烴鏈連接在 N原子上。 表 71 碘化 N甲基 N,N,N三 十八烷基的凝膠化實(shí)驗(yàn) 溶 劑 形成凝膠濃度（ %） 凝膠化行為 室溫穩(wěn)定時(shí)間 環(huán)己烷 沉淀 十二烷 不透明凝膠 3 個(gè)月 十六烷 不透明凝膠 3 個(gè)月 甲苯 半透明凝膠 2 小時(shí) 苯 半透明凝膠 2 小時(shí) 道康寧 704 硅油 半透明凝膠 2 個(gè)月 1丙醇 沉淀 1戊醇 沉淀 乙睛 沉淀 二甲亞砜 透明凝膠 20 分鐘 二脲型凝膠因子 1．脲類衍生物（結(jié)構(gòu)式 13，結(jié)構(gòu)式 14） [4] 單脲 a在環(huán)己烷中冷卻時(shí)才形成凝膠。光學(xué)顯微鏡證明凝膠是雙折射的。 c 在乙酸乙酯中可形成非常穩(wěn)定的凝膠。 2形成凝膠的質(zhì)量濃度非常低（≤ 3 mg?ml1）實(shí)驗(yàn)表明這些凝膠是熱可逆的。 2 在四氫化萘中的 TEM 照片表明纖維具有多層結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)式 16 結(jié)構(gòu)式 17 這類 化合物在芳香烴和極性溶劑中不能形成凝膠。CAB 可以與許多溶劑例如烷烴、乙醇、酸類、酯類等形成凝膠， CAB、 CAQ 還可以凝膠化一些復(fù)雜液體，如硅油。 EPR定性研究了有機(jī)金屬樣品中弱電子交換并為研究聚集動(dòng)力學(xué)提供了方便的方法， TEM和 SANS實(shí)驗(yàn)證明了纖維狀網(wǎng)絡(luò)的存在。類似的衍生物如化合物 24。 結(jié)構(gòu)式 25 結(jié)構(gòu)式 26 1．如 Feringa 等 [8]合成的以（ 1R,2R） trans1,2二脲基環(huán)己烷作為基本結(jié)構(gòu)單元的可聚合凝膠因子，在有機(jī)溶劑中可形成高度穩(wěn)定的凝膠。聚合使得凝膠的熱穩(wěn)定性顯著增加至有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)。聚合導(dǎo)致了高度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成。 25 ℃下，混濁凝膠的光聚合會(huì)引起顏色變化，如當(dāng)在 500 W 的高壓汞燈下用 UV 光輻照 1 min后，發(fā)現(xiàn)凝膠由光照前的白色混濁變成了光照后的綠色。而對(duì)于環(huán)己烷凝膠（ [27] = mmol/dm3），聚合前（ Tgel = 41 ℃）和聚合后（ Tgel = 42 ℃）的僅變化了 1 ℃。 NNHHOOOOOOOOOONNHHNOONHH OO OOOO OO 216 結(jié)構(gòu)式 27 3． Shimizu等 [10]合成了可聚合的含糖基的聯(lián)乙炔衍生物（結(jié)構(gòu)式 28 和 結(jié)構(gòu)式 29）。由于 EFTEM 的電子束導(dǎo)致了丁二炔的聚合，使得 EFTEM 觀察到的 化合物 28 的納米纖維較硬。這是由于堆積構(gòu)象中，鄰近的吡喃糖 (pyranose)環(huán)之間存在空間位阻。相比， UV 輻照下，在氯仿溶液中得到的 化合物 28 和 化合物 29 的無定型固體未發(fā)生顏色變化。輻照后的聚合纖維不溶于甲苯中，但輻照后的聚合纖維的溶解性及 UVvis 光譜與可溶性的聚聯(lián)乙炔類聚合物如 poly4BCMU 等相似。用 γ射線輻照的聚合纖維也顯示了相似的分子質(zhì)量 分布 (MW = 103~ 103)。用凝膠作模板， 化合物 28 的納米纖維的聚合在纖維中產(chǎn)生了齊聚乙炔鏈。 幾種新的凝膠因子 [1114] 基于分子凝膠因子主要是通過分子間氫鍵作用，自我組裝成三維有序結(jié)構(gòu)的機(jī)理，楊亞江等對(duì)此進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，將長鏈烷?；攵郊淄槎贰⒈蕉装贰⒓憾?、二苯醚二胺等化合物，成功地得到了一系列的分子凝膠因子，在很低的濃度下能夠?qū)?shù)十種溶劑凝膠化，如苯、甲苯、氯仿、二苯醚、苯乙烯等。 表 73 四種凝膠因子的凝膠化性能 溶 劑 A B C D 水 I I I G 苯 G G GF GN 1,2二氯甲烷 G GN GN GF 四氯化碳 G GN G GN 二苯醚 G G G G p二甲苯 G G GN GN 氯仿 GN GN GN GN 二甲亞砜 G G G GF N,N二甲基甲酰胺 G GF G G 甲苯 GN GF GN GN 氯苯 G GN GN GN 環(huán)己胺 G I I I 218 芐醇 GN G G GN 苯乙烯 G G G G 乙二醇 GN GN GF G 丙醇 GN GN GF G 環(huán)己醇 GN GN GF G 大豆油 G G G G G： 形成穩(wěn)定凝膠； GF： 在低溫下形成穩(wěn)定凝膠； GN：形成凝膠，但不穩(wěn)定； I： 不溶 。通過研究“單體”和聚集體的光譜差異 發(fā)現(xiàn)，在溶液冷卻至室溫后，分子聚集與緊隨其后的的凝膠化過程并非立即發(fā)生。酰胺基團(tuán)很容易與聚集體中鄰近的分子形成氫鍵。照片中的“纏結(jié)”區(qū)域是由兩條或者更多條細(xì)小的纖維結(jié)構(gòu)纏結(jié)在一起而形成的，這些纖維結(jié)構(gòu)的長徑比都很大。二 (α 甲基丙烯酰氧基 1,3亞乙氧基羰基丙酰氨基 )二苯甲烷 （ BMDM） 可聚合凝膠因子（結(jié)構(gòu)式如圖 73）。根據(jù) Bragg 方程從 2θ 角算得層狀平面間的間距： ?sin2 )( hk ldnλ ? 式中， n 是整數(shù) 0， 1， 2， 3??????，稱為級(jí)； λ是 X 射線的波長； d(hkl)是晶體中相鄰平面之間的距離； θ是衍射射線偏離入射 X 射線角度的一半。根據(jù)圖 75 的模型，可得自組裝纖維模型中纖維的寬度為 ，厚度為 ~，而且纖維是一種帶狀的薄帶。這些纖維是一種有序的各相異性分子的堆積和排列。 SEM 圖片還表明該三維纖維網(wǎng)絡(luò)是一種互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 圖 77 BMDM的二苯醚聚合凝膠中，顯示 Maltese十字球晶的正交偏光顯微鏡照片（放大倍數(shù)為 200?）：左：光輻照前； 右：二硬脂酸酰胺基二苯甲烷的二苯醚凝膠； 應(yīng)用 由于在微觀和介觀尺寸結(jié)構(gòu)上的多樣性、熱可逆性、對(duì)溶劑的化學(xué)敏感性，使凝膠在未來的應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣闊前景，本節(jié)頡集中介紹分子凝膠的載藥體系。這些特點(diǎn)對(duì)于各種化合物的緩慢結(jié)晶是重要的?；|(zhì)聚合后，用適合的溶劑將凝膠因子除去，分子凝 膠纖維網(wǎng)絡(luò)被刻在交聯(lián)聚合物基質(zhì)中，得到含有納米尺寸通道的多孔性膜。將明膠加入到乳液體系中，相當(dāng)于 一種共乳化劑，當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，即形成微乳凝膠。顯然，由于這種微乳凝膠是一種微乳天然凝膠，并不是本文所介紹的微乳 /分子凝膠，不容置疑的是，當(dāng)今的微乳 /分子凝膠的概念是起源于當(dāng)初的微乳天然凝膠。這種親合力實(shí)際上是凝膠因子分子在有機(jī)溶劑中自組裝成為纖維狀聚集體的驅(qū)動(dòng)力。而當(dāng)冷卻時(shí)，溶膠相重新回到凝膠狀態(tài)。 圖 78 微乳 /分子凝膠的光學(xué)顯微照片 223 親水性的表面活性劑，如聚氧乙烯山梨醇單月桂酸酯（吐溫 20）也可加入這個(gè)體系，它可增加長鏈（ C＞ 14）有機(jī)溶劑分子所形成的分子凝膠的穩(wěn)定性。當(dāng)溶膠相（即山梨糖單硬脂酸酯/聚氧乙烯山梨醇單月桂酸酯 /有機(jī)溶劑）在冷卻過程中，親水的聚氧乙烯山梨醇單月桂酸酯更傾向于結(jié)合在纖維狀聚集體網(wǎng)絡(luò)的雙層膜上， 這種有機(jī)的分子凝膠也可以與某些含有親水性藥物的水相結(jié)合，形成一種油包水（ W/O）的分子凝膠。這種膠體微囊懸浮液體系被稱為 Niosome (nonionic surfactant vesicle)，可以包裹親水性和疏水性藥物，如圖79 所示（引自文獻(xiàn) 19）。另外分子凝膠的流動(dòng)性也遠(yuǎn)大于聚合物水凝膠。 （ 2）含有羧基熒光素的 Niosome 懸 浮液的制備： 聚山梨醇酯 膽固醇、膽固醇 聚氧乙烯醚按物質(zhì)的量比為 45： 45： 10（總計(jì) 300μ mol）的比例溶于 15mL 氯仿（ 100ml 圓底燒瓶中），隨后有機(jī)溶劑在 60℃下，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上被蒸出。 （ 3）含有抗原（牛血清白蛋白）的 Niosome 懸浮液的制備： 與上述方法類似，只是水合化時(shí)用放射標(biāo)記的牛血清白蛋白溶液進(jìn)行。 （ 4） v/w/o 分子凝膠的制備： 將 Niosome 懸浮液在 60℃下加入上述的有機(jī)相（ O 相）中，得到微乳 /分子凝膠乳液。