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电纺纤维类生物材料是一种非常理想的药物载体,它在局部定位治疗中有潜在的应用价值。从前人的研究结果中可以发现电纺纤维中药物的释放速率往往不可控。针对这一问题,在本论文中我们寻求不同类型的纤维类生物材料及采用不同的方法以实现纤维中药物的可控释放。首先,我们探究了生物活性玻璃纤维材料在牛血清白蛋白(BSA)装载与可控释放方面的可能。接着,利用介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)和高分子纤维都是药物载体的特点,制备了双载药高分子/MSNs复合纤维,并通过控制两种药物在复合纤维中的位置和高分子的浓度实现了两种药物的相继释放及可控释放。最后,研究了这种双载药体系在超声作用下的控制释放。主要的研究内容和结果如下:
(1)利用静电纺丝技术制备了不同二氧化硅含量的钙硅二元生物活性玻璃纤维,并在模拟体液中对其进行矿化改性,接着研究了改性后纤维对BSA的吸附和释放。结果表明BSA最大吸附量随着纤维中二氧化硅含量的增加呈现先升高后降低的趋势,释放速率整体上呈现逐步加快的趋势。从而可通过调节生物活性玻璃纤维的组成来控制其表面类骨磷灰石的沉积量以及微结构,最终实现对BSA的可控装载以及可控释放。因此,矿化后的生物活性玻璃纤维材料是一种较为理想的装载与控释生物大分子的载体。
(2)利用MSNs和高分子纤维都是药物载体的特点制备了高分子/MSNs复合纤维。药物释放结果表明两种药物会以不同的速率释放,存在于高分子基体中的药物快速释放,而存在于MSNs中的药物缓慢释放;而且,MSNs中药物的释放速率随着MSNs复合量的增加而加快。因此,通过MSNs和高分子纤维复合很好的控制了两种药物在纤维中的分布,从而使得两种药物可以相继释放。结果显示这种有机无机复合是实现两种药物相继释放的理想方法。
(3)利用静电纺丝技术制备了两种载药介孔纳米小球RHB-MSNs(装载有药物模型罗丹明B(RHB)的MSNs)和FLU-MSNs(装载有药物模型荧光素(FLU)的MSNs)不同复合比例的电纺纤维以及不同聚乙交丙交酯(PLGA)初始浓度的电纺纤维,并研究了这种双载药体系的药物释放。研究结果显示,药物释放速率随着其对应的载药纳米小球复合量的提高而加快,随着高分子初始浓度的增加而减缓。因此,通过调节两种载药介孔纳米小球的复合比例以及高分子的初始浓度可以实现对两种药物释放速率的有效调控。
(4)以双载药PLGA/FLU/RHB-MSNs电纺纤维膜为研究对象,研究了温度对该体系两种药物释放的影响,并探讨了超声控制该体系药物释放的可能性。结果表明,温度的提高能加速纤维膜中两种药物的释放,而且对FLU的促进作用更明显。通过控制超声功率以及超声间歇时间可以控制释放介质的升温速率,从而进一步控制两种药物的释放。通过选择性的加载超声,可以实现纤维膜中两种药物的按需释放。因此,超声是实现这种复合材料中两种药物可控释放以及按需释放较为理想的方法。
综上所述,我们通过制备不同类型的纤维类生物材料及采用不同的方法实现了载药电纺纤维中药物的可控释放,这为载药电纺纤维在创伤修复以及组织工程等领域的实际应用提供了理论基础。