基于静电纺丝技术的PLGA载药纳米纤维膜的制备工艺_朱同贺

Abstract：PLGA [poly(1actic-co-glycolic acid)] coaxial electrospinning nanofiber is a biodegradable material with good biocompatibility. In addition，its high porosity and high oxygen permeability would also favor PLGA to become a good pharmaceutical carrier. The technological conditions of electrospinning were studied and flurbiprofen axetil (FA)-loaded PLGA nanofibers were prepared by coaxial electrospinning. The structure and morphology of the nanofiber were characterized by infrared spectrometer (IR) and scanning electron microscope (SEM)，respectively. The influence of solvent’s proportion on nanofibers’ drug release properties was investigated. When positive voltage ，negative voltage ，receive distance，advancing speed of the shell as well as the core is +15.00kV，−2.50kV ，
1 实验部分
1.1 试剂和仪器 氟比洛芬酯（FA） （纯度>96%）购自上海新亚 药业有限公司；聚乳酸 -羟基乙酸（ MW=10 万）和 聚乙烯吡咯烷酮（K30） （PVP）分别购自济南岱罡 生物材料有限公司和上海伯奥生物科技有限公司。 静电纺丝设备，SS-2535DC，北京永康乐业科 技发展有限公司；数显型悬臂式搅拌器， RW20， 德国 IKA 公司；恒温摇床，TS-200B，上海柏欣仪 器设备厂；紫外可见分光光度计， UV-5100，上海 元析仪器有限公司；扫描电子显微镜，S-3400 型， HITACHI ；接触角测量仪， JC2000C ，上海中晨数 字技术设备有限公司。 1.2 PLGA 载药纳米纤维膜的制备 纺丝溶液的制备 将一定量的 PLGA 溶解在一定体积比的二氯甲 烷/DMF 混合溶剂（体积比为 2∶1、3∶1、4∶1， 分别记为 B2、B3、B4）中，室温下电动搅拌 4h， 使 PLGA 完全溶解于二氯甲烷(DCM)/N,N-二甲基甲 酰胺（DMF）的混合溶剂中，使用前超声 5min，将 溶液中的空气除去； 将一定量的 PVP 溶解在一定体 积比的无水乙醇/DMF 的混合溶剂 （体积比为 1∶ 1、 2∶1、3∶1、4∶1，分别记为 A1、A2、A3、A4） 中，室温下电动搅拌 4h，使用前超声 5min ，将溶 液中的空气除去。 1.2.2 PLGA/PVP/FA 复合膜的制备 将纺丝液注入 10mL 医用注射器，通过微量注 射泵控制芯层和核层流速；设定同轴纺丝电压，升 降铁架台来调节收集装置与喷头之间的距离，设定 接收滚筒转速，收集纳米纤维。将所收集的纳米纤 1.2.1
第3期
朱同贺等：基于静电纺丝技术的 PLGA 载药纳米纤维膜的制备工艺
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15cm，0.4mm/min，0.1mm/min，respectively. The prepared PLGA/PVP FA-loaded electrospun fibers had a good core-shell structure ， and carried successfully about 0.5% FA. Besides， when volume ratio of the shell’s mixed solvent (DCM and DMF) and the core’s mixed solvent (anhydrous ethanol and DMF) changed ，fiber diameter would increase with the decrease of DMF. Key words ： poly(1actic- co-glycolic acid); coaxial electrospinning; flurbiprofen axetil (FA); controlled-release preparations 载药量低、药物突释问题是目前药物控释系统 未解决的难题，已成为限制药物控释技术进一步发 展的壁垒[1-2]。静电纺丝法制备药物载体是其在生 物医学上的一个重要应用 [3-4]。一般的方法是将药 物或活性因子和载体材料溶解在同一溶剂中，然 后进行静电纺丝。 普通静电纺丝制备的药物控释体 系可以达到一定的效果，但此种体系对载药材料的 Sun 等[7]在 2003 年首次提出同轴静电 要求较高[5-6]。 纺丝的概念。它是从普遍应用于制备聚合物纳米纤 维的静电纺丝技术中分支出来的制备核 - 壳结构纳 米纤维的特殊技术，并广泛快速传播开来，并应用 到生物技术、药物释放和纳米流体。 Wang 等 [8]研 究了 PAN 为壳层聚乳酸 - 乙醇酸（ PLGA ）为芯层 的同轴静电纺丝。使用 8% 的 PAN 的 DMAc 溶液 制得的 包覆含有 MAAP 和 -TAc 的 PLGA 溶液， 同轴纳米纤维直径为 200nm±15nm 。体外释放表 明，前 6h -TAc 和 MAAP 的最大释药量分别为 15% 和 40% ，爆发释放仅为 10%～12%。Ji 等[9]使 用 PEG 作为壳层进行同轴静电纺丝，对同轴纳米纤 维中的牛血清蛋白进行活性检测，发现至少有 75% 的蛋白保持了活性。 PDLLA 为芯 Wang 等 [10]研究了 PHB 为壳层， 层的同轴静电纺丝。纳米纤维中包覆的药物 DMOG 在 60h 内释放了 25% ， 爆发释放阶段过后， DMOG 线性释放到 70% ， 并且释药速率可以根据 壳层 PHB 的厚度来调节。生物降解型高分子载药 材料比非生物降解型高分子材料更具优势[11-12]。 在高分子控释体系中，对不同的药物要求其载 药材料具有不同的释放速度，聚乳酸-乙醇酸 （PLGA）由乳酸和乙醇酸共聚而成，它兼有两种 聚酯材料的优势， 不仅融合了 PLA 良好的生物相容 性和可降解性能，还具有降解速度可控等优点，被 广泛应用于生物医学领域[13-14]。根据应用目的的不 同，PLGA 的状态有所不同，现阶段已经开发出的 PLGA 材料主要有多孔泡沫状、多孔膜状、棒状、 微球 等形 式 [15-16] 。利 用同 轴静 电纺丝 法制 备了 PLGA（壳）/PLGA（核）同轴纳米载药纤维。调配 PLGA 的二氯甲烷 /DMF 溶液作为壳层纺丝溶液， 加入了药物的 PVP 的乙醇/DMF 溶液为芯层纺丝溶 液，应用同轴静电纺丝法制备了复合载药纤维。应 用扫描电子显微镜、接触角测试仪和红外光谱仪观 察纤维的表观形貌并确定其微观结构，为进一步探 究 PLGA 载药纳米纤维膜新剂型奠定了工艺基础。
Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620， China; 2Scientific Research （1School of Fashion Design， Department， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620， China; 3School of Chemistry and Chemical Engineering，Shanghai University of Engineering Science，Shanghai 201620，China; 4Department of Chemical Engineering and Biomedical Engineering，North Carolina A&T State University，1601 E. Market St，Greensboro，NC 27411，USA; 5Multidisciplinary Center for Advanced Materials of Shanghai University of Engineering Science, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China）
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2015 年第 34 卷第 3 期
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
研究开发 基于静电纺丝技术的 PLGA 载药纳米纤维膜的制备工艺
朱同贺 1，陈思浩 2，楼建中 3
，4，5
，王继虎 3，李洋 3，廖健俊 3
（1 上海工程技术大学服装学院，上海 201620；2 上海工程技术大学科研处，上海 201620；3 上海工程技术大学 化学化工学院，上海 201620；4 北卡罗莱纳农工州立大学化工与生物医学工程系，格林波诺 NC 27411，USA；
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上海工程技术大学先进材料跨学科中心，上海 201620）
摘要：同轴静电纺丝法制备的聚乳酸 -乙醇酸（PLGA）纳米纤维具有良好的生物相容性和生物可降解性，加之其 高孔隙率和高透氧率，使其能成为优良的药物载体。本文初步摸索了 PLGA 的同轴静电纺丝的工艺条件，并通 过同轴静电纺丝法制备了 PLGA 载氟比洛芬酯（FA）的纳米纤维膜，应用扫描电子显微镜、红外光谱分析观察 纤维的表观形貌并确定其微观结构。 重点探究了不同溶剂配比的混合溶剂对载药纤维膜药物释放性能影响。 研究 结果表明在 U+为 +15.00kV ， U− 为 −2.50kV ，接受距离为 15cm ，壳层推进速度为 0.4mm/min ，芯层推进速度为 0.1mm/min 进行静电纺丝时， 所制备的 PLGA(壳)/PVP+FA(核)复合载药纤维膜壳核结构良好， 且成功载了约 0.5% 的 FA。当改变壳层混合溶剂（DCM 和 DMF ）和芯层混合溶剂（无水乙醇和 DMF ）体积比时，纤维直径会随着 DMF 的减少而增大。 关键词：聚乳酸-羟基乙酸；同轴静电纺丝；氟比洛芬酯；控释制剂 中图分类号：TQ 340.6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2015）03–0790–07 DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.03.031
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收稿日期：2014-08-18；修改稿日期：2014-09-14。 基金项目：上海市科委地方高校能力建设项目（11490501500）及上海 高校学科专业建设项目（11XK18B，XKCZ1205） 。 第一作者： 朱同贺（1988 —） ，男，硕士研究生。 E-mail zhutonghe@ gmail.com。联系人：陈思浩，教授，硕士生导师，主要从事生物医药 领域新制剂及其新材料的研究开发。E-mail haosihaosi@163.com 。
Preparation of drug-loaded polylactic acid-based fibers membranes based on electrospinning technology
ZHU Tonghe1，CHEN Sihaoபைடு நூலகம்，LOU Jianzhong3
，4，5
，WANG Jihu3，LI Yang3，LIAO Jianjun3