本发明涉及生物医药材料，具体来说，涉及一种中空多壳层结构复合梯度水凝胶及制备方法与应用。
背景技术：
1、透皮给药是指通过皮肤将药物逐渐释放到血液循环中，从而达到治疗目的。由于药物首过效应的存在，药物在通过口服或其他非静脉途径进入体内后，首先经过肝脏的代谢作用，导致药物在进入全身循环之前在肝脏中被一部分代谢掉的现象。这可能导致药物的生物利用度降低。而透皮给药可有效地避免药物因口服而带来的首过效应，同时与静脉注射这种侵入性的给药方式相比，透皮给药不需要使用针头或口服，避免了外科手术或消化道问题可能带来的不适和并发症，可随时中断和继续给药，也更适合婴儿和老人的治疗。此外，透皮给药只需定期更换贴片或涂抹药物，相对于频繁的口服或注射更容易坚持，同时也可通过调整贴片大小以满足患者的特定需求，具有患者依从性高、可个体化调节的特点。透皮给药系统具有的种种优点，使它在疾病治疗领域有着巨大的潜力。
2、水凝胶材料是一种由氢键、共价键等多种化学键通过交联作用形成的具有三维网状结构的亲水性高分子材料。水凝胶可作为透皮贴剂应用于皮肤表面，实现药物的透皮递送。然而，由于水凝胶的高含水量导致其力学性能较差，且其内部多为微米级大孔结构，不利于药物的长效缓释。此外，药物从水凝胶中释放出来后，难以透过角质层屏障，从而降低了药物的吸收率。作为贴剂，水凝胶中分子的非定向渗透造成药物的流失，降低治疗效率，给水凝胶透皮贴剂的广泛应用带来了许多困难。采用微纳结构材料与水凝胶复合，能够结合微纳结构可控的药物释放性能与水凝胶的环境响应性，进一步提升药物的吸收率。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，开发一种载药中空多壳层结构复合梯度水凝胶，利用温度敏感性水凝胶聚-n异丙基丙烯酰胺（pnipaam）的温度响应收缩特性，将中空多壳层微纳米颗粒负载到温度敏感性水凝胶的微孔骨架中，并利用不同物质的密度差异，构建聚-n异丙基丙烯酰胺复合梯度水凝胶。该中空多壳层结构聚n-异丙基丙烯酰胺复合梯度水凝胶贴剂能够响应于皮肤温度发生收缩，驱动中空多壳层结构微纳米颗粒向角质层的定向渗透；中空多壳层结构的多级结构有助于实现药物在角质层的长效缓释，从而提高药物的吸收。
2、为解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
3、一方面，本发明提供了一种中空多壳层结构复合梯度水凝胶，该中空多壳层结构复合梯度水凝胶包括中空多壳层结构和交联度呈梯度差异化的聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶，所述中空多壳层结构（hollowmulti-shelledstructure,homs）通过物理或化学作用复合在聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的孔道中；所述聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶具有温度敏感性；所述中空多壳层结构复合梯度水凝胶具有自上而下梯度变化的孔道，能够响应于皮肤温度变化释放药物。
4、基于以上中空多壳层结构复合梯度水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
5、（1）温度敏感性水凝胶的制备：将n-异丙基丙烯酰胺加入到去离子水中，于室温下混合并完全溶解后，再加入过硫酸铵和4-丙烯酸羟丁酯完全溶解后，进行水热反应，经冷却、透析，得到聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶；
6、（2）中空多壳层结构药物复合物的制备：将中空多壳层结构微球置于真空环境中，向其中缓慢滴加药物溶液，进行真空负载，清洗后得到负载药物的中空多壳层结构；
7、（3）中空多壳层结构复合梯度水凝胶的制备：将聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶置于高温环境中使其收缩，并排出多余水分，随后在室温下将含有中空多壳层结构的悬浊液和促透剂滴加到聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶上，使其渗透到聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的孔道中，得到中空多壳层结构聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶；
8、（4）中空多壳层结构复合梯度水凝胶贴剂的制备：将步骤（3）中得到的中空多壳层结构聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶制备成中空多壳层结构聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶贴剂，由内向外依次包括中空多壳层结构聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶层、吸水层、背衬透皮表层。
9、以上步骤中，所述步骤（1）中n-异丙基丙烯酰胺溶液的浓度为50-150mg/ml,进一步优选为80-120mg/ml。
10、所述步骤（1）中，过硫酸铵和4-丙烯酸羟丁酯的浓度分别为0.5-3mg/ml、5-20mg/ml，分别优选为1mg/ml、10mg/ml。
11、所述步骤（1）中，水热反应的反应温度为150-250℃，优选为170-220℃。
12、所述步骤（1）中，水热反应的时间为200-300min，优选为210-260min。
13、所述步骤（1）中，透析时间为12-48h，进一步优选为24h-36h。
14、所述步骤（1）中，所得聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的孔道尺寸为30~250µm，且从上到下呈现孔径逐渐缩小的梯度分布。
15、所述步骤（2）中，中空多壳层结构微球指的是具有中空多壳层结构的微球，本发明不作特别限定，现有技术中有多种方法可以合成中空多壳层结构微球。
16、所述步骤（2）中，所述中空多壳层结构为氧化物tio2，sio2，fe2o3中的一种或几种混合。
17、所述步骤（2）中，制备的中空多壳层结构尺寸在0.5-1.5µm。
18、所述步骤（2）中，药物包括盐酸普萘洛尔、硝酸甘油、可乐定等药物中的一种或两种，优选为盐酸普萘洛尔。
19、所述步骤（2）中，所述药物溶液的浓度为20-80mg/ml，优选为50mg/ml。
20、所述步骤（2）中，药物溶液所用溶剂包括去离子水、甲醇、乙醇、氯仿中的一种或两种，优选为甲醇。
21、所述步骤（2）中，清洗中空多壳层表面残存药物所用溶剂包括去离子水、甲醇、乙醇、氯仿中的一种或两种，优选为乙醇。
22、所述步骤（2）中，真空负载药物的次数为3-8次，优选为5次。
23、所述步骤（2）中，干燥时间为12-24h，进一步优选为18-24h。
24、所述步骤（3）中，聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶加热温度为40-90℃，优选为70-80℃。
25、所述步骤（3）中，中空多壳层结构与聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的质量比为1:100-4:100，优选为4:100。
26、所述步骤（3）中，促透剂为水溶性氮酮溶液、二甲基亚砜、薄荷醇、十二烷基硫酸钠中的一种，进一步优选为水溶性氮酮溶液。
27、所述步骤（3）中，促透剂的浓度为10-80mg/ml，优选为20-40mg/ml。
28、所述步骤（4）中，背衬透皮表层为具有黏附性的聚合物贴层，所述聚合物贴层为聚丙烯酸﹑壳聚糖、果胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、或其它皮肤粘附性聚合物，优选为聚丙烯酸。
29、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
30、第二方面，本发明提供了一种中空多壳层结构复合梯度水凝胶在透皮药物中的应用。
31、本发明的中空多壳层结构聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶贴剂对盐酸普萘洛尔的透皮给药效果通过以下实验得到验证：
32、（1）利用franz扩散池建立体外药物透皮释放模型；
33、（2）建立体内动物模型，测定给药后小鼠的血药浓度及中空多壳层结构在皮肤中的渗透成像。
34、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
35、1.本发明将中空多壳层微纳材料与聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶通过简单的吸附法制备中空多壳层结构复合梯度水凝胶材料，制备方法简单便捷，且能够在温和条件下实现聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶和多壳层微纳结构的复合，避免了原位凝胶法的水热合成过程中的高温对药物的影响，具有高的稳定性和广泛的适用性。
36、2.本发明制备的中空多壳层结构复合梯度水凝胶材料，能够通过调节中空多壳层结构的比例，赋予复合材料优异的机械性能，使得中空多壳层结构复合梯度水凝胶可作为透皮贴剂。
37、3 本发明制备的中空多壳层结构复合梯度水凝胶材料，由于聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的梯度分布的孔道结构，能够实现中空多壳层结构与药物向角质层的定向渗透，从而提高透皮效率。
38、4.本发明制备的中空多壳层结构复合梯度水凝胶透皮贴剂，实现了对促透剂和药物的次序释放，增强了中空多壳层结构与药物在角质层的渗透，并通过多壳层结构实现对药物分子的长效缓释，提高药物的透皮吸收率。
1.一种中空多壳层结构复合梯度水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括中空多壳层结构复合梯度水凝胶贴剂的制备：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，背衬透皮表层为具有黏附性的聚合物贴层，所述聚合物贴层为聚丙烯酸﹑壳聚糖、果胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。
9.一种根据权利要求1-8任一项制备方法所得中空多壳层结构复合梯度水凝胶在透皮药物中的应用。
10.根据权利要求1-6任一项制备方法所得中空多壳层结构复合梯度水凝胶，其特征在于，该中空多壳层结构复合梯度水凝胶包括中空多壳层结构和交联度呈梯度差异化的聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶，所述中空多壳层结构通过物理或化学作用复合在聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的孔道中，所述聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶具有温度敏感性，所述中空多壳层结构复合梯度水凝胶具有自上而下梯度变化的孔道。
