静电纺超细纤维的结构调控与药物控释研究

kaola1992

以生物相容性聚合物为材料，采用静电纺丝的方法制备了多种结构的超细纤维，研究了静电纺丝条件对超细纤维形貌及所包载药物分布的影响，探讨了超细纤维结构和药物包载方式对所包载药物释放行为的影响。 1. 常规静电纺丝通常将直流静电高压电源的正极与喷丝头连接，接地端与接收板连接。在其它条件完全相同的情况下，调换加载在喷丝头和接收板的电极以反转电场方向。在电场方向相反的条件下分别制备醋酸纤维素（CA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）超细纤维。结果表明，电场反转后制备的静电纺纤维直径较大，直径分布较窄，相同时间收集的纤维膜面积较小。电场方向反转后，射流中的净电荷由正电荷变为负电荷。在电荷产生过程中，质子由于质量远大于电子，向喷丝头壁迁移的速度远小于电子，从而导致激发射流中的净负电荷较少，回路中电流较小，射流所受电场力较小，射流细化因而不充分，固化成纤维的直径也较大；另一方面，由于射流内部及相互间静电斥力较小，射流飞行较稳定，固化成纤维的直径分布较窄，沉积在接收板的纤维膜面积也较小。 2. 在上一部分工作的基础上，研究当CA溶液中加入药物萘普生（NAP）后，反转电场方向对NAP在静电纺纤维中分布的影响。在反转电场中溶液射流携带较少量净负电荷，其中的NAP负离子倾向于向射流表面迁移，从而使NAP在所得纤维表层聚集较多。这纤维直径较大，分布较窄，但NAP释放速率却较快。采用差示扫描量热（DSC）、X-射线衍射（XRD）及傅里叶变换红外光谱（FTIR）研究表明，NAP在反转电场前后所制备的两种纤维中都均匀分散且与CA间形成氢键。 3. 为了能更好地控制药物释放，研究了药物载体小单壁脂质体（SUVs）在核壳结构纤维中的稳定性。相比于聚合物聚氧乙烯（PEO）和羟丙基纤维素（HPC），聚电解质透明质酸钠（HA-Na）可以吸附在脂质体表面并稳定脂质体。选择HA-Na与SUVs的混合液为芯液，以PVP溶液为壳液进行同轴静电纺丝以包载稳定SUVs。透射电镜（TEM）及激光共聚焦显微镜（LSCM）表征发现，所制备纤维为核壳结构，所包载SUVs呈椭圆形在纤维核层中离散分布。将在室温环境放置4周的纤维膜再溶于水后仍可获得均匀分散的SUVs，从而表明核壳纤维可以稳定地包载SUVs。 4. 采用同轴静电纺丝方法制备以CA为壳，以HA-Na为核的核壳纤维（NF-3），纤维核层中同时包含NAP及包封NAP的中等大小单壁脂质体（IUVs）。作为对比，同时制备了NAP/CA复合纤维（NF-1）及核层中包含NAP的CA/CA核壳纤维（NF-2）。DSC、XRD及FTIR测试表明，NAP在三种纤维中都均匀分散且均与聚合物基体形成氢键。体外药物释放实验表明NF-1与NF-2纤维的药物释放过程均符合非Fick扩散，且NF-2纤维由于空白CA壳层的阻隔作用而使NAP释放速率较慢。NF-3纤维的药物释放过程分为两个阶段，核层中的NAP在前8 h以近似零阶释放的方式快速释放，而IUVs中的NAP在之后的12 d里以Fick 扩散的方式缓慢释放。