电纺丝纳米纤维载药与药物的控制释放

静电纺纳米纤维与药物控制释放陈义旺博士、教授、博士生导师、洪堡学者。

南昌大学化学系主任，理学院副院长。

摘要将抗肿瘤药物通过静电纺丝的方法装载到纳米纤维中以实现药物的控制释放，载药纳米纤维具有较低的药物突释效应，延长药物释放时间，并且从纳米纤维中缓释的抗肿瘤药物能很好地抑制HepG-2细胞的生长。

负载抗肿瘤药物的电纺纳米纤维膜纤维能很好的应用于药物缓释系统，对肿瘤进行定位治疗及癌症手术后的化疗有很好的应用前景。

药物的控制释放一直是药物治疗领域中的重要课题。

纳米纤维具有纵横交错的纳米孔结构、尺寸可控性好、比表面积大，是一种良好的新型载药系统；纳米纤维是封装药物的理想材料，它不但能将固体药物以颗粒形式封装入纤维内，还可以将液体药物以双层纤维或链珠状纤维形式进行封装[1,2]。

因此，纳米纤维及其复合材料在药物控释系统、组织工程支架、伤口敷料等领域均得到了广泛的应用[3,4]。

研究内容1.溶液电纺或乳液电纺PEG-PLLA/明胶复合纤维纳米纤维担载亲水/疏水药物控制释放及抗肿瘤活性研究[5-7]应用。

PEG-PLLA纳米纤维作为大环内酯类抗生素药物布雷菲德菌素A（BFA）的控制释放系统，用HPLC测定药物BFA在PBS溶液中的释放曲线，结果表明药物可以长时间的控制释放。

用MTT法对含有3%，6%，9%，12%和15%BFA的纳米纤维进行体外抗肿瘤活性测试（人肝癌HepG2细胞），细胞生长抑制率在72h分别为64%，77%，80%，81%和85%。

结果证明担载BFA的PEG-PLLA纳米纤维（BFA/PEG-PLLA）的对药物BFA 有很好的控释效果，适合癌症的术后化疗。

通过乳液电纺方法成功将亲水药物头孢拉定及疏水的药物五氟尿嘧啶装载入PLGA纤维中，同时装载天然蛋白明胶来提高纤维的细胞粘附能力。

装载明胶的纤维具有很好亲水性及力学性能，乳液电纺纤维具有低的药物突释效应，具有低的毒性及有利于成纤细胞吸附及增殖，进一步通过明胶表面改性，能很好的应用于组织工程及药物缓释系统中。

纳米纤维膜在药物传递中的应用研究纳米纤维膜是一种由纳米级纤维交织而成的材料，在药物传递中具有很大的应用前景。

目前，纳米纤维膜已经在制备载药纳米颗粒、促进药物释放、增强药物渗透以及修复组织等方面得到广泛应用。

本文将从纳米纤维膜的制备方法、纳米纤维膜在药物传递中的应用、纳米纤维膜的优势以及未来的展望等方面进行探讨。

一、纳米纤维膜的制备方法纳米纤维膜的制备方法主要有电纺法、模板法和溶胶-凝胶法等。

其中，电纺法是目前应用最为广泛和成功的一种方法。

该方法利用电场作用使高分子溶液产生电纺喷射，并使纳米级的纤维逐渐形成纤维束。

最终形成超细纤维膜。

电纺法制备的纳米纤维膜具有纳米级孔径和极大的比表面积，有利于药物的吸附和渗透。

二、纳米纤维膜在药物传递中的应用1.纳米纤维膜的载药性能纳米纤维膜具有很好的载药性能。

由于具有大量的孔隙和极大的比表面积，纳米纤维膜可以提供充分的载药空间和载药能力。

同时，纳米纤维膜上的极性官能团能够吸附药物，从而实现药物的固定和控制释放。

2.纳米纤维膜的控制释放性能纳米纤维膜能够实现具有较好的药物控制释放性能。

采用纳米纤维膜材料进行药物传递可以实现精准控制药物释放速率和时间。

在药物传递中，药物可以在纳米纤维膜中扩散和释放，从而实现长效、持续的药物输送。

3.纳米纤维膜的增强渗透性能采用纳米纤维膜材料进行药物传递还可以大大增强药物的渗透性能。

纳米纤维膜材料可以扩大药物的有效透过面积，从而增强药物的渗透性。

此外，纳米纤维膜材料的多孔结构还可以增加材料内部空隙，从而提高合适药物的渗透性和传输效率。

4.纳米纤维膜的组织修复性能纳米纤维膜还具有组织修复功能。

使用具有组织修复性能的纳米纤维膜材料可以使损伤的组织快速恢复。

纳米纤维膜材料还可以对细胞进行刺激，增强细胞的自我修复能力，从而加速组织的修复过程。

三、纳米纤维膜的优势纳米纤维膜作为一种新型材料，在药物传递领域具有一些明显的优势。

这些优势包括：1.纳米纤维膜具有极高的比表面积和多孔性，能够提供最佳吸附和释放条件。

静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究随着科学技术的快速发展和产业的不断创新，纳米材料的制备和应用逐渐成为了研究的焦点。

静电纺丝纳米纤维制备技术就是一种常见的制备纳米材料的技术。

本文将对静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究进行探讨。

一、静电纺丝纳米纤维制备技术静电纺丝技术是利用电场将高分子液体喷出微米甚至纳米级别纤维的一种制备技术。

静电纺丝技术制备纳米纤维在多个领域得到了广泛应用，例如纺织、生物医学、环保等领域。

静电纺丝技术的原理是将高分子液体通过一个细小的孔洞喷射出来，这个过程中，高分子液体受到外界电场的作用，会形成纤维状的微米级别的细丝。

这些细丝经过后续的处理，就能够得到纳米级别的细丝。

静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较大比表面积、高比强度、优异的力学性能、良好的电学性质及生物相容性等优点。

静电纺丝技术制备的纳米纤维可以根据不同的材料和应用领域调整其尺寸和形貌，液态中除了高分子溶液，还可以纯化的金属溶液、无机盐溶液、碳纳米管等物质。

二、静电纺丝纳米纤维的应用研究1、生物医学领域由于纳米纤维具有高比表面积等特性，因此在生物组织工程、体内药物释放、生物传感等领域得到广泛应用。

静电纺丝纳米纤维制备的支架具有具有高比表面积、良好的生物相容性、高度的空隙率和良好的可控性等特点。

这些特点使纳米纤维支架成为了生物组织工程领域的研究热点。

纳米纤维支架通过结构的调节、复合材料制备、表面修饰等方法，可以在生物组织中实现不同的生物学功能，如增强细胞的定向生长、促进纤维组织的生长等。

静电纺丝纳米纤维制备的载药纳米材料具有良好的生物相容性和药物的缓释性能。

这种材料可作为药物释放的载体，以实现更加精准的药物治疗。

纳米纤维在其表面修饰上引入不同的生物分子，如细胞识别和粘附分子，不仅能提高纳米纤维植入后的细胞组织相容性，还可以促进细胞的黏附和增殖等。

2、纺织领域静电纺丝技术制备的纳米纤维具有高比表面积、孔隙结构和微结构控制性能等特点，因此在纺织领域应用也得到了快速发展。

静电纺丝技术制备纳米材料在生物医药领域应用分析在当今科技发展的浪潮中，纳米材料的研究和应用已经成为一个热门的领域。

其中，静电纺丝技术作为一种常用的制备纳米材料的方法，具有其特殊的优势和广泛的应用前景。

本文将从静电纺丝技术的原理及其在生物医药领域的具体应用等方面进行分析和探讨。

首先，我们来了解一下静电纺丝技术的原理。

静电纺丝技术是一种将高分子材料通过高电场作用下的电喷丝效应将其制备成纳米纤维的方法。

简单来说，就是将溶解的高分子聚合物通过特殊的纺丝装置，如电纺丝仪，注入到高电压场中，产生电场引力作用使高分子溶液形成尖锐的液丝，最终在喷丝器的顶端形成纳米尺度的纤维。

这种纳米纤维具有较小的直径、较大的比表面积和较好的力学性能，因此在生物医药领域有着广泛的应用前景。

在生物医药领域中，静电纺丝技术制备的纳米材料具有以下优势和应用：1. 模拟生物组织结构：由于静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较小的直径和高的比表面积，其结构与自然生物组织的纤维网络结构相似。

因此，该纳米材料可以作为组织工程的支架材料，为细胞提供合适的生长环境，促进组织修复和再生。

2. 载药系统：静电纺丝技术可以将药物包裹在纳米纤维中，形成载药系统。

由于纳米纤维的高比表面积，可以提供更大的药物负荷量和更好的控制释放性能，从而实现药物的靶向输送和持续释放，提高治疗效果。

3. 细胞培养支架：静电纺丝技术可以制备三维纳米纤维网络，为细胞的附着和生长提供良好的支撑和微环境。

这种纳米材料可用于细胞培养、组织工程和再生医学等领域，为研究细胞功能和组织呈现提供良好的平台。

4. 生物传感器：静电纺丝技术制备的纳米纤维具有大量的局域或宏观压电性质，可以用于制备高灵敏度的生物传感器。

通过将具有特定功能的生物分子（如抗体、酶等）固定在纳米纤维上，可以实现对特定分子的高灵敏检测，从而在生物医学诊断和监测等领域发挥重要作用。

除了上述应用外，静电纺丝技术还可以用于制备纳米纤维滤芯、纳米材料增强生物医用材料的性能、制备超级疏水纳米纤维等领域。

Colloid. Polym. Sci.：电纺P（NVCL-co-MAA）纳米纤维及其pH /温度双重响应药物释放特性DOI:10.1007/s00396-020-04647-y本工作采用自由基聚合法合成了pH/温度双敏感的P（NVCL-co-MAA）聚合物，其提高的低临界溶液温度（LCST）值约为37℃，与纯聚（N-乙烯基己内酰胺）（PNVCL）约32℃的该值不同。

然后通过静电纺丝法制备了P（NVCL-co-MAA）纳米纤维及其以硝苯地平（NIF）为药物模型的共纺纳米纤维。

通过FT-IR、NMR 和XPS法检测了各组分中的结构和相互作用。

通过水接触角测试探究了药物的双重响应特性以及控制释放性能。

通过紫外可见分光光度计测试了体外药物释放。

利用SEM观察了纳米纤维的形貌，发现改性体系在水介质中的稳定形态明显改善。

在37℃和pH值为1.99时，纳米纤维在介质中保持了良好的形态，且其释放时间明显延长，超过150分钟，这证明了纳米纤维作为药物递送系统的良好载体的广阔应用前景。

图1.PVCL、P（NVCL-co-MAA）及其与NIF（a）、NIF（b）和NVCL（c）共纺纳米纤维的FT-IR光谱图2.CDCl3中P（NVCL-co-MAA）的1H NMR谱图3.P（NVCL-co-MAA）的XPS光谱（a），P（NVCLco-MAA）的N 1s曲线拟合光谱（b），P（NVCL-co-MAA）/NIF（c）的XPS光谱和P（NVCL-co-MAA）/NIF（d）的N 1s曲线拟合光谱图4.PNVCL（a）和不同重量比（90/10（b）；75/25（c）；65/35（d）；60/40（e））的P（NVCL-co-MAA）纳米纤维的SEM图像。

插图是含NIF的纳米纤维的SEM图像（左）和相对直径分布直方图（右）图5.在25℃和40℃下测试的PNVCL和不同质量比的P（NVCL-co-MAA）的接触角图6.（a）PNVCL和重量比为90/10的P（NVCL-co-MAA）纳米纤维在不同温度下的透射光谱曲线。

静电纺丝制备纳米纤维及其在生物医学中的应用随着科技的发展，人们对于纳米材料和纳米技术的研究逐渐深入，其中静电纺丝制备纳米纤维是一种较为常见的方法。

它能够制备出具有很高比表面积和可控直径的纳米纤维，对于生物医学领域具有很好的应用前景。

一、静电纺丝制备纳米纤维的原理及方法静电纺丝是利用静电作用将高分子液体拉丝形成纤维的一种技术。

通常，它的原理是利用带电高分子液体在电场作用下形成锥形喷头，从喷头中心一点开始流下，当距离液体表面足够近时，因表面张力的作用液体受到拉伸，导致出现细流，流出的液体在其后被蒸发成纳米纤维。

静电纺丝制备纳米纤维的方法非常简单，在实验室条件下，只需要一个高电压电源、一个喷雾装置和喷嘴即可完成。

但是要注意控制电场强度、高分子溶液的稠度、温度等因素，调整它们之间的相互关系进行控制，才能使得纤维直径、形态等性质得到合适的调控。

二、静电纺丝制备纳米纤维在生物医学中的应用纳米纤维具有很多优异的物理和生物学特性，因此在生物医学领域中有一定的应用前景。

以下列出其中几个方面的应用：1. 组织工程：纳米纤维是构建人工组织的重要组成部分，它可以用于人工血管、软骨修复和牙齿修复等领域。

2. 治疗性药物携带：纳米纤维可以作为一种载体来传递药物分子，能够控制药物的释放速度和路径。

并且其高比表面积和微纳米级尺寸的特性也能够增加药物在体内的相对生物利用度。

3. 制备生物传感器：纳米纤维可以用来制备生物传感器，用于检测分子、抗体和细胞等。

4. 健康产品：静电纺丝法制备的纳米纤维具有良好的吸湿性和透气性，可以用于制备口罩、衣服和卫生巾等健康产品，起到防菌和抗病毒的作用。

三、静电纺丝制备纳米纤维存在的问题及展望尽管静电纺丝制备纳米纤维具有很多优势和潜在应用，但是它也存在着一些问题。

如：纤维直径的不稳定性、可持续性和成本等，这些问题限制了它的应用和推广。

就未来而言，静电纺丝制备纳米纤维的展望依旧非常乐观。

伴随着科技的进步和新材料的研制，一些问题也逐渐得到缓解。

电纺丝纤维药物担载与控制释放体系的开题报告
题目：电纺丝纤维药物担载与控制释放体系的研究
一、研究背景和意义
纳米医学作为生物医学领域中的重要研究方向和发展趋势，已经成为提高药物治疗效果和降低药物副作用的重要途径之一。

在纳米医学研究中，纳米材料的制备和药物的担载与控制释放是研究的重点之一。

目前，电纺丝纤维作为一种基于静电纺丝技术制备的纳米材料，已经被广泛应用于药物担载与控制释放领域，并取得了一定的研究进展。

电纺丝纤维具有高比表面积、亲水性好、表面容易修饰等优点，可以实现对药物的高效担载和控制释放。

通过改变电纺丝纤维的制备条件和纤维结构等参数，可以进一步调控对药物的吸附和释放。

电纺丝纤维药物担载与控制释放体系的研究，可以为进一步提高药物治疗效果和降低药物副作用提供新的思路和方法。

二、研究内容和方法
本研究拟采用静电纺丝技术制备电纺丝纤维材料，并利用扫描电镜、透射电镜等技术对电纺丝纤维的形貌和结构进行表征。

同时，利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等技术对电纺丝纤维与药物的相互作用进行研究。

利用药物包覆率、载药量、药物的释放动力学等参数，评估电纺丝纤维作为药物载体的性能。

三、预期成果和意义
本研究旨在建立电纺丝纤维药物担载与控制释放体系，并通过对体系参数的调控实现对药物的高效担载和控制释放。

预计可以得到以下成果：
1.建立电纺丝纤维药物担载与控制释放体系。

2.研究电纺丝纤维材料与药物的相互作用机制。

3.评估电纺丝纤维作为药物载体的性能。

本研究的成果将为电纺丝纤维药物担载与控制释放领域的研究和应用提供新的思路和方法，为纳米医学的发展和研究提供有益的参考和借鉴。

静电纺丝在药物缓释中的应用案例解析概述利用静电纺丝制得的高分子纳米纤维，是一种良好的载药材料。

一方面，根据病理学界的共识，药物和封装药物的胶囊尺寸越小，药物就越容易为人体吸收，药物和药物载体（如果需要）的表面积越大，药物颗粒的分解速度就越快。

静电纺丝制备的纳米纤维的直径小，表面积大，利用其作为载药材料，可以使得一些原先难于被人体吸收的药物缓慢地分解释放，起到治疗效果。

另一方面，利用可降解或可吸收的高分子材料作为载药基质，可以将药物以胶囊的形式植入人体的特定部位，随着药物的释放，载药材料会通过碳链的水解作用自然降解，在实现治疗功能的同时，不给人体造成残留和损害。

用静电纺丝技术可以直接将药物加工成膜状、管状、层状以及包覆在其他材料外面的覆膜形状，通过调整加工参数、调节纤维的直径与长度，这样得到的纺丝物可以很方便地进行进一步加工从而得到我们需要的产品。

目前对聚合物电纺丝超细纤维药物释放体系已经有大量研究。

在电纺丝制备超细纤维药物释放体系的文献报道中，使用的药物多为抗生素、抗肿瘤/抗癌类药物、生物活性因子等化学药物，如：头霉噻吩噻吩甲氧头孢菌素钠（Mefoxin）、利福平、伊曲康唑（Itraconazole）、凯耳讷（Ketanserin）、四环素盐酸盐、头孢菌素V（Cefazolin）、紫杉醇、阿霉素、盐酸阿霉素、肝磷脂等，而很少能够释放蛋白类生物药物。

使用的药物载体主要以PLA、PGA及其不同比例的嵌段共聚物PLGA为主，PU、HPMC和壳聚糖/PEG等也有见报道。

乳液电纺丝制备多组分缓释系统乳液电纺丝是将药物液滴或微球封装入纤维的一种有效方法，与同轴电纺相比，乳液电纺丝所用的设备更加简单，封装效果能达到相当的理想状态。

事实上，在强的静电场的作用，乳液电纺丝是喷射流快速溶剂挥发和产品干燥过程的结合。

区别于喷雾干燥和溶剂挥发技术。

电纺丝过程在室温和普通的空气环境下进行。

这就保护了一些药物成分在苛刻的制备过程中失活。