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中国科学院理化技术研究所郭燕川&卢伟鹏Nanomaterials:同轴多孔PCL/PLA纳米纤维的制备及其在药物缓释中的应用
2021/7/16 17:19:59 易丝帮

DOI: 10.3390/nano11051316

 

药物突释现象是药物递送系统的主要问题,这意味着无法达到良好的治疗效果。通过静电纺丝技术开发的纳米纤维具有较大的比表面积、高孔隙率和易于控制的形态,被视为潜在的药物缓释载体。本文采用同轴静电纺丝技术和非溶剂诱导相分离法制备了聚己内酯(PCL)/聚乳酸(PLA)核壳型多孔载药纳米纤维,将抗菌剂罗红霉素(ROX)包埋在核层中。通过扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射傅立叶变换红外(ATR-FTIR)光谱、差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)对所得纳米纤维的形貌、组成和热性能进行了表征。除此之外,还研究了其体外释药特性。结果表明,所制备的两种孔径不同的同轴多孔纳米纤维在初始30分钟内的释放速率分别为30.10±3.51%和35.04±1.98%,14天后分别为92.66±3.13%和88.94±1.58%。与同轴无孔纳米纤维和单轴多孔或无孔电纺丝纳米纤维相比,所制备的同轴多孔纳米纤维的突释现象得到了缓和,提高了疏水性药物的溶出率。进一步的抗菌活性表明,两种不同孔径的同轴纳米纤维的抑菌圈直径为1.70±0.10cm和1.73±0.23cm,对金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌作用。综上,所制备的同轴多孔纳米纤维有望作为一种很有前途的药物递送系统。

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图1.通过(a)同轴静电纺丝和(b)单轴静电纺丝制备纳米纤维的示意图。PPR1、PPR2和PPR3代表使用多种溶剂制备的罗红霉素(ROX)负载PCL/PLA纳米纤维,而PR1、PR2代表使用不同溶剂进行单轴静电纺丝创建的ROX负载PCL纳米纤维。聚己内酯(PCL)溶液和聚乳酸(PLA)溶液分别用作同轴静电纺丝的核层和壳层。溶剂的挥发速度为氯仿(CF)>三氟乙醇(TFE)>二甲基亚砜(DMSO)。不易挥发的非溶剂DMSO和挥发性溶剂CF可以诱导非溶剂诱导相分离并产生多孔结构。


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图2.同轴纳米纤维的SEM图像:(a,d)PPR1,(b,e)PPR2,(c,f)PPR3。红色箭头突出显示了同轴结构。


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图3.通过单轴静电纺丝制备的纳米纤维(a,b)PR1,(c,d)PR2的SEM图像。


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图4.(a-c)通过同轴静电纺丝制备的载药纳米纤维PPR1、PPR2和PPR3;通过单轴静电纺丝制备的载药纳米纤维PR1、PR2和不含药物的纳米纤维P1、P2;以及(d)ROX的FTIR光谱。图4c是图4d的局部放大图。


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图5.(a)纳米纤维PPR1、PR1和P1以及ROX的DSC曲线和(b)TGA曲线。


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图6.在37℃下孵育24h后,(a)PPR1,(b)PPR2,(c)PPR3,(d)PR1和(e)PR2的抗菌试验照片。


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图7.ROX的标准曲线。


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图8.同轴纳米纤维PPR1、PPR2和PPR3以及通过单轴静电纺丝制备的纳米纤维PR1和PR2的ROX释放曲线:(a)14天,(b)10h。


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