槲皮素(quercetin, Que)是一种常见的黄酮类化合物,广泛分布于多种植物和食物中,具有抗菌、抗病毒、去痰止咳平喘、清除自由基、降糖等多种药理活性。槲皮素参与抑制多种肿瘤发生发展相关事件,如细胞氧化应激、凋亡、增殖及迁移等。据报道,槲皮素对各种应激条件下的正常细胞有保护作用,而对肝癌、乳腺癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌等多种离体培养的恶性细胞有抑制增殖和诱导凋亡作用,在防癌抗癌方面有着广阔的应用前景。然而,槲皮素普通制剂水溶性极差,生物利用度低,应用受到限制,迫切需要开发多种新型控释给药系统。由于诸多特性,电流体动力学雾化(主要包括静电纺丝和静电喷雾)成为制备纳米／微米制剂的一个有利工具,通过选择不同性质的载体及工艺,可以获得改善药物溶解度、溶解速率、具有不同控释性能的载药纳米纤维/颗粒。本研究用静电纺丝／喷雾技术制备了四种不同控释类型的槲皮素载药纤维／微粒以满足不同治疗的需要,研究其体外溶出行为,并初步评价了快释型槲皮素微粒体外抗氧化性和对体外培养的人肺癌细胞A549的抑制作用。(1)采用单射流电纺技术制备了槲皮素缓释纳米纤维。扫描电子显微镜(SEM)显示纤维结构均一,表面光滑,x射线衍射(XRD)结果表明槲皮素以无定形态高度分散于EC纤维基材中,衰减全反射红外扫描(ATR-FTIR)结果表明乙基纤维素与槲皮素之间形成氢键,二者之间有良好的相容性,形成结构均一的槲皮素纳米纤维。另外对电纺工艺进行了改进,比较了聚四氟乙烯树脂(Teflon)包裹的喷丝头与传统不锈钢喷丝头在电纺过程、纤维质量、纤维释药行为等方面的不同。结果表明,相比传统不锈钢喷丝头,用Teflon喷丝头电纺时,电能利用更有效,纺丝液与液体导管内壁的界面张力减小,降低不利于泰勒锥形成因素的影响,不会发生堵塞现象,纺丝过程更加顺利,所得载药纤维直径更小(520±70 nm),分布范围更窄,释药行为更理想。(2)采用单射流电喷雾技术制备了槲皮素两级释放微粒。SEM观察微粒呈“圆饼状”,粒径1.74±0.37μm, XRD和偏光显微镜观察结果都表明微粒中槲皮素为无定形态,ATR-FTIR分析结果表明槲皮素与聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素之间形成氢键,.体外药物释放表现为典型的两级释放,53.7%的药物在1h内迅速释放,剩余药物则缓慢释放。(3)采用同轴电纺技术制备了槲皮素两相控释纳米纤维。制备的三种载药纤维平均直径分别为840±110 nm,830±140nm和860±120nm。SEM显示纤维表面光滑,没有串珠现象,纤维界面光滑,没有出现固相分离颗粒,纤维芯层和壳层都为均一结构。透射电镜(TEM)结果显示载药纤维具有明显的芯-壳结构,没有出现异质区,XRD结果表明槲皮素以无定形态高度分散于纤维载体中,体外药物释放呈双相释放。同样我们进行了工艺优化,因壳层液无可纺性,通过优化、控制芯层液和壳层液流速分别为0.3和0.7 mL h-1,成功实现同轴电纺。相比传统不锈钢喷丝头,使用聚氯乙烯包裹的喷丝头纺丝过程更稳定、持续性更好,有更大的偏向角、形成更小的泰勒锥、更短的直线射流,可以更有效利用电能,减少能量损失。(4)采用同轴电喷雾技术制备了槲皮素速释微粒。共制备了三种载药微粒,平均粒径分别为1.69±1.13、1.74±1.02和1.85±0.83 gm,槲皮素含量分别为7.64、10.71和16.67%,微粒的药物含量可通过芯液流速或芯液中槲皮素浓度来调节。TEM图像清楚显示微粒为芯-壳结构,XRD、DSC和ATR-FTIR结果表明芯层和壳层中药物及其辅料(SDS和三氯乙酸)均为无定形态,复合物组分间存在二级作用。载药微粒既可提高槲皮素溶解速率,又能提高槲皮素的透膜效率,相比游离槲皮素透膜速率提高了10倍。(5)以槲皮素速释微粒(QUEM)为代表,初步研究了载药微粒的活性变化,与游离槲皮素(QUE)相比,同轴电喷雾制备的QUEM活性提高。相比QUE,QUEM对DPPH·、·OH、O2-·清除能力增强,表明QUEM具有更强的清除自由基活性。体外细胞实验表明,相比QUE, QUEM处理组A549肺癌细胞存活率降低、凋亡率及死亡数增加、迁移能力降低,更多细胞阻滞于G0/G1期,表明QUEM对癌细胞的抑制作用明显增强,分析与细胞摄入更多QUEM有关。空载微粒对A549细胞没有毒性,说明用电流体动力学雾化技术制备的微粒安全无毒。以上表明我们用电流体动力学技术制备出安全有效的槲皮素新型给药系统,改善了药物的溶解性、溶解速率及透膜速率,提高了药物活性,为难溶药物的开发使用提供了重要参考,同时为其它新型纳米生物材料的开发奠定了基础。