乳液静电纺PCL载盐酸四环素缓释纤维的研究

摘要

静电纺丝是一种连续制备聚合物纳米纤维的方法。近十几年来，静电纺丝技术在理论和实验等方面均取得了不小的进展。由于静电纺丝技术制备的超细纤维具有多孔结构和较高的比表面积，在过滤、纳米复合材料、伤口敷料以及生物医药等方面具有许多潜在的用途。尤其在生物医药领域，静电纺丝超细纤维广泛用作组织工程支架、药物传输与控制释放的载体等，这也是国际上的一个研究热点。
　　但是，常规的静电纺丝方法在作为药物载体方面具有其局限性，如大多数的静电纺丝方法采用将药物和纺丝溶液混溶的方法，将药物包覆在超细纤维内，如果药物与纺丝溶液的亲疏水性能相反的话，就会形成不均匀的药物溶液，导致药物在纤维内的不均匀分布，不利于药物释放的控制，且突释现象明显。
　　为了缓解药物在体外释放中出现的突释现象，考虑制备具有芯壳结构的乳液静电纺纤维支架，担载模型药物盐酸四环素（Tet），将水溶性药物完全包覆在芯壳结构中。基于这个目标，课题展开了以下几个方面的研究。
　　（1）乳液静电纺丝参数对纤维形貌的影响
　　分别改变高聚物聚己内酯（PCL）浓度、水相药物浓度、水油相体积比、纺丝电压、纺丝速度及接收距离进行静电纺丝实验，经过对试样中纤维形貌及直径分布的分析发现，在实验选择的乳液静电纺丝工艺参数范围内，随着高聚物 PCL浓度的增加，使得溶液粘度增加，直接导致粘性应力的增大，喷射流和形成的纤维所受到的拉伸应力减小，平均纤维直径逐渐增加；随着水相药物浓度的增加对乳液静电纺纤维的直径影响不大，纤维标准差有下降趋势，纤维均匀程度提高；随着水油相体积比的增加，纤维在形貌方面表现出一致性，即乳液静电纺纤维平均直径都在350 nm左右，且纤维表面光滑，无盐酸四环素晶体析出，说明药物被包裹在乳液静电纺纤维内部；随着纤维直径随着电压增大，直径呈现先减小后增大的变化趋势；随着纺丝速度的增加，直径逐渐增大；接收距离在21 cm左右时，纤维直径及支架形貌较好。
　　（2）乳液静电纺纤维包封率及载药率测定
　　改变水相药物浓度和水油相体积比两个重要参数，均能得到具有较好纤维形貌及担载能力的纳米纤维组织工程支架。实验结果表明：随着水油相体积比的增加，载药率增加，但包封率有所减小；增加水相药物浓度，纤维载药率增加，包封率下降，且 PCL/Tet静电纺纳米纤维膜的包封率都在60％以上。造成实际担载能力小于理论值的原因可能是：盐酸四环素属于水溶性药物，在静电纺丝的过程中，加入的水相溶液降低了纺丝液的黏度，且盐酸四环素也存在一定的沉降现象，使得纺丝液的纺丝性能下降；
　　（3）体外释放测试
　　对担载盐酸四环素的试样进行体外释放测试。测试结果证明：具有芯壳结构的载药纤维获得良好的体外释放效果，突释现象减弱。不同水油相体积比纤维膜中盐酸四环素开始阶段释放较快，后期由于分布在纤维内部的药物要克服壳层的阻碍才能到达缓冲液中，其释放速度减慢；水相药物浓度分别为1％wt、1.5％wt、2％wt的乳液静电纺纤维膜药物释放行为相似，都是先有一段时间的药物突释，之后药物释放速率下降，但在整个释放过程中，随着水相药物含量的增加，药物累积释放率降低。
　　综上所述，课题研究了乳液静电纺丝参数对形貌及芯壳结构的影响，通过激光共聚焦显微镜及透射电镜等手段观察了纤维对药物的担载及包覆，并通过体外释放测试加以验证。实验证明，具有芯壳结构的静电纺纤维担载药物具有更好的体外释放效果，在组织工程领域有广阔的应用前景。

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第一章 引言

1.1研究背景

1.2研究目标

1.3研究内容和方法

1.4 课题意义

1.5论文章节安排

第二章 文献综述

2.1骨组织引导再生膜

2.2静电纺纤维的制备及药物释放

2.3 乳液静电纺技术

2.4本章小结

第三章 乳液静电纺丝参数对形貌的影响

3.1实验部分

3.3 结果与讨论

3.4本章小结

第四章 乳液静电纺纤维包封率及载药率测定

4.1实验部分

4.2实验方法

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

第五章 乳液静电纺纤维药物缓释研究

5.1实验部分

5.2实验方法

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第六章 总结和结论

6.1总结和结论

6.2不足之处

参考文献

攻读学位期间发表的论文情况

致谢

附录

附录1 乳液静电纺PCL纳米纤维直径测量值

附录2 乳液静电纺PCL/Tet药物累积释放量