静电纺纳米纤维与药物控制释放
静电纺丝技术在医学中的应用
静电纺丝技术在医学中的应用近年来，静电纺丝技术在医学领域中得到了广泛的应用，这一技术被用于制备纳米级别的医用材料和药物载体，这些材料和药物具有良好的生物相容性和卓越的活性成分释放能力，因此被广泛应用于医学的防治、修复和再生领域。
静电纺丝是一种基于静电力原理的制备纳米级别纤维的技术，主要包括悬浮液制备、电场构建和纤维捕集三个步骤。
该技术通过利用静电力的特性，在电场作用下，将粘性较大的溶液喷雾成纤维，并通过电场作用下纤维的交织与交叉，生成具有良好纤维结构的材料。
因此，该技术可以用于制备各种纳米级别的材料。
在医学领域中，静电纺丝技术可用于制备各种与组织工程、药物载体和医用敷料相关的材料。
例如，该技术可用于制备具有超高比表面积的纳米纤维支架，这种支架可以用于再生领域中，如心血管、神经和骨骼组织的再生和修复。
同时，静电纺丝技术也可以用于制备药物载体，这些载体可以用于控制药物释放，并降低药物剂量和副作用。
此外，基于静电纺丝技术，还可用于制备各种医用敷料材料，如创伤敷料、止血、润滑和导电化等。
近年来，这一技术得到了广泛的关注和研究。
例如，在世界范围内，已经有许多的研究机构和企业利用静电纺丝技术开发和制备各种用于医学的材料和器官。
例如，美国诺斯维奇医学中心（Norwich Medical Center）开发出一种基于静电纺丝技术制备的心血管支架，该支架具有良好的支撑性、生物相容性和再生能力，被广泛用于心血管再生领域中。
此外，静电纺丝技术也被用于制备用于治疗骨髓瘤、前列腺癌、乳腺癌、肝癌和肺癌等癌症的药物载体。
利用静电纺丝技术制备的药物载体，具有良好的药物释放特性、生物相容性和药物负载能力，可以有效地治疗不同类型的癌症。
同时，基于静电纺丝技术，可用于制备各种医用敷料，如创伤敷料、止血、润滑和导电化等。
这些敷料可以用于创伤和手术后修复和治疗。
总之，基于静电纺丝技术制备的材料具有良好的生物相容性、活性成分释放能力、可塑性和高效性，可以有效地用于医学领域中的治疗、修复和再生。
可降解高分子纳米纤维药物控释系统的研究进展
可 降解 高 分 子 纳 米 纤 维 药 物 控 释 系统 的研 究进 展
杨 健
（ 南大 学化 学化 工学 院 ， 物材 料 和药物 释放 实验 室 ， 东 生 江苏 南 京 ２ １８ ） １１９
摘 要 可 降解 高分子药物控释 系统通 过对 药物剂 量 的有 效控制 ， 能够 降低 药物 的毒副作 用 ， 提高药物 的稳定性 和
ｎｉｇ ａ ｐ ｌｃ ｔｏ ｓｉ ｒ ｇ ｄ ｌ ｅ ｆｐ ｌｍｅ ａ ｏ ｂ ｒ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ．Ｅｆｅ ｔ ｎ ｄ ｌ ｅ ａ ｅｏ ｉｄ ｇ ａ ａ ｅ ｎ ｎｄ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｎ ｄ ｕ ｅ ｉ ｒ ｏ ｙ ｒｎ ｎ ｆ ｅ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｖｙ ｏ ｉ ｓ ｆ ｃｓｏ ｅ ｉ ｒ ｒ ｔ ｆｂ ｏ ｅ ｄ ｂｌ ｖｙ ｒ
药 物有 效浓 度 Ｊ 。药 物控 释 系 统 通 过对 药 物 剂 量 的 有 效控 制 ， 仅 能够 降低 药 物 的 毒 副作 用 ， 高 药 物 不 提
的稳定性和有效 利用率 ， 可以实现药物 的靶 向输 还 送 ， 少服药 次 数 ， 轻 患者 的痛苦 等 。 减 减 高分子药物控释材料按其降解性能的不同 ， 分为 可降解型和不可降解 型两类 Ｊ 。其中 ， 可降解 高分 子药物控释材料具有三大优点 ： ①药物释放速率主要
ｏ ｙ ｒｎ ｎ ｆ ｅ ｗｅｅｄｓ ｓｅ ． ｐ ｌｍｅ ａ ｏ ｂ ｍ ｒ ｉ ｕ ｓ ｄ ｉ ｃ
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｎａ ｏ ｂ ｒ ｄ ｕ ｅ ｉｅ ｅ ｅ ｔ ｓ ｉｎ ｎ ｂ ｏ ｅ ｒ ｄ ｂ ｅ ｙ ｒｓ ｎ ｆ ｅ ｒｇ ｄ ｌ ｒ ｉ ｖｙ ｌｃ ｒ ｐ ｎ ｉ ｇ ｏ ｉ ｇ ａ ａ ｌ ｄ
Ｓ ｕｈ ａｔ ｎｖｒｉ ， ｉｎｓ ａｊ ｇ２ １９ ｏ ｔｅ ｓ Ｕ ｉｅ ｔ Ｊ ｇｕＮ ｎｉ ） ｓｙ ａ ｎ １ １８
生物大分子的电纺及其在药物控释中的应用
ｒｌａｅｗａ ｌｏ ｎ ｌｄ ｄ． １ｈ ｉｃ ｒｏａｉｎ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔｅ ｒｌａｅ ｂ ｈ ｖｏ ｆ ｔｅ ｄ ｕ ｓ ｅｅ ｉｃ ｓｅ ｎ ｅｅ ｓ ｓ ａｓ ｉｃｕ ｅ ’ｅ ｎ ｏ ｒｔ ｔｏ ｎ ｈ ｅｅ ｓ ｅ ａ ｉｒ ｏ ｈ ｒｇ ｗ ｒ ｄｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｄ ｐ ｏ ｓ ｍｍａ ｚｄ，ａ ｃ ｒ ｉｇｔ ｈ ｏｕ ｉ ｔ ｆｔｅｄ ｇ ． ｕ ｉ ｒｅ ｃ ｏｄｎ ｏ ｔｅｓ ｌｂｌｙ ｏ ｒ ｓ ｉ ｈ ａ
Ｋｅ ｒ ｓ ｂ ｏ ｃ ｏ ｌ ｃ ｌｓ ｌ ｃｒ ｓ ｉ ｎ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｍａ ｒ ｍｏｅ ｕ ｅ ；ｅｅ ｔｏ ｐ ｎ ｉ ｇ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｒ ｌａ ｅ ｏ ｘ ａ ｌｃ ｒ ｓ ｉ ｎ ｎ ｏ ｔｏｌ ｅｅ ｓ ；ｃ ａ ｉ ｌｅｅ ｔｏ ｐ ｎ ｉ ｇ ｅ
Ｅｌｃ ｒ ｓ ｉｎ ｎ ｆＢｉｒ ａ ｒ ｍ ｏ ｅ ｕ ｅ ｏ ｎ ｒ ｌ ｄ Ｄｒ ｇ Ｒｅｅ ｓ ｅ ｔｏ ｐ ｎ ｉ ｇ ｏ ｏ ｎ ｃ ｏ ｌｃ ｌｓ ｆ ｒ Ｃｏ ｔ ｏｌ ｕ ｌａ ｅ ｅ
Ｌ ｏ ＪＡＮＧ ｎ — ｉｎ Ｕ Ｙａ Ｉ Ｈｏ ｇ Ｌａ ｇ
性 质 以及 降 解行 为等 。在 此 基 础 上 ， 述 了 静 电 纺丝 在 药 物 控 制 释 放领 域 中 的应 用 ， 对 不 同 药 物 的溶 解 性 质 ， 综 针 分 别 讨论 了其 在 电纺 纤 维 中 的包 埋 方 法 以及 释 放 行 为 。 关 键 词 ： 物 大 分 子 ；电纺 ； 制 释 放 ；同轴 电 纺 生 控
２ 卷 ６ 期 ７ ２０ 年 １ 月 ０８ ２
中 国 生
物
医Байду номын сангаас
学
工
程
学
报
医学领域的静电纺丝技术
近年来，由于疾病、人口老龄化、意外事故等造成大量的人体器官和组织的损坏和功能缺失，如何实现人体组织和器官的快速修复和重建以及治疗药物在人体内的可控释放已成为生物医学研究领域面临的重要问题。
要使缺损的组织和器官得以修复和重建，其过程是构建有生物活性的细胞支架材料，这种支架可以载有生长因子或本体细胞，植入体内后支架材料逐渐被分解和吸收的同时，细胞增殖并形成新的组织，从而修复缺损组织替代器官，支架材料或作为一种体外装置，暂时替代器官功能，达到提高生命质量，延长生命的目的。
自20世纪60 年代以来，对于药物控制释放体系的研究，受到研究者的广泛关注。
与传统给药模式相比药物控制释放具有显著的优点，除提高药物治疗的准确性、有效性、安全性外，还明显降低了药物的生产成本和不良反应，药物控制释放材料的研究得到迅速发展，其中制备性能优良的药物载体已成为药物控制释放技术的研究热点。
由于高分子材料的化学组成、加工工艺和性能易于调控，在一定尺度上通过调控聚合过程或加工工艺，可易于改变或调节材料的物化性能，因此把组织工程学和药物控制释放原理与高分子材料结合起来，合成具有生物相容性和刺激响应性的生物功能材料，具有重大的科学意义和广阔的应用前景。
静电纺丝作为一种简单、有效、方便而经济的高分子材料加工技术，其技术核心是将具有一定粘度且带有电荷的高分子熔体或溶液在高压静电场中喷射、拉伸细化、劈裂，终固化成微纳米级纤维状物质的过程。
静电纺聚合物纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、良好的三维结构和各向同性的力学性能等优点，能够满足组织工程中细胞支架和药物控释载体在比表面积、多孔结构和力学性能等方面的要求，而且具有纤维孔隙结构的支架材料与细胞增殖有良好的适配性，可有效模拟细胞外基质环境，同时比膜状材料更有利于细胞粘附。
国内纳米纤维和静电纺丝技术正在蓬勃发展，科研发文数量一直位居全球首位。
近年来，电纺纤维及其纤维膜由于高的比表面积，高的孔隙率以及形貌可控等优点在伤口愈合方面引起了很多关注，电纺纤维膜一方面能够物理隔绝病毒和细菌，又能够透气保湿，给伤口营造一个良好的愈合环境。
电纺丝纳米纤维载药与药物的控制释放
四年 的事 。 所知 的 文献 ， 从 最早 提 到 采 用 电 纺 纤 维 进 行 载 药 是 出 现 在 ２ ００ １年 的 一 项 美 国 专 利 中Ｉ ， １
Ｉ ｎ ｔｏ ｓ Ｂ ｌ ｏ ｉ 人 用 电纺 丝 ｇ ａ ｉｕ 和 ａ ｄ ｎ 两
还 增大 了肝 肾系统 的 负担 。 药物控 而
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 ， 据病 理 学 界 的共 识 ， 根 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 ， 物 和 药物 载 体 药
纳 米 纤 维 载 药 的种 类 与研 究
成一种纤维 ， 它同时含有这两样组 分 ； （ 承载 材料 被 电纺 丝 成管 状 ， ４） 将药 物 颗粒 封 装在里 面 。 后两 种模 式相 对 较为理想 。 不过 ， 真正有 效的纳米纤维
等作 用下 ， 部分 药物就 会被 排 出体 大
外， 使得 血液 中药 物浓度 降低 到初始 水平 。 样 的给药 方式有 着 明显的 缺 这 点 ， 但强化药物对细胞的毒害作用 ， 不
为药 物载 体 ， 制得 了载有抗 癌药物 紫 杉醇 的 载药 纤维 ［， 直径 可 以在 几 ３其 １
十ｎ ｍ到几十微 米的范围 内调节 ， 纤维
对药 物的封 装效 果超过 了９ ％ 。 Ｃ ０ ＤＳ
检 测表 明 ， 物在 纤维 中 以固态颗 粒 药
纳米纤维膜在药物传递中的应用研究
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。
静电纺丝技术在生物医学材料中的应用
静电纺丝技术在生物医学材料中的应用在当今医疗技术日益发展的背景下，生物医学材料的制备与应用也得到了越来越多的关注。
静电纺丝技术是一种在纳米级别下制备纤维的有效方法，其具有制备方便、纤维成型性好以及纤维直径可控等优点。
因此，此技术已经被广泛应用于生物医学材料的制备领域。
一、静电纺丝技术简介静电纺丝( electrospinning )是一种将高分子聚合物或其他材料从液态到固态的过程。
这种方法通过电荷作用来形成超细的纤维。
首先，将聚合物或其他材料加入强电场的环境中，然后在空气流与材料纤维形成的过程中，材料逐渐凝固成纤维，从而形成高度纯化的纤维材料。
这种技术具有以下优点：1、成本低廉：相对于其他聚合物替代品，静电纺丝的操作成本相对较低，不需要很多特殊的仪器和设备。
2、成型性能好：静电纺丝有很好的形态定制和直径控制。
3、纤维直径可控：相对于光刻技术，纤维直径可以通过参数调节来控制。
二、静电纺丝技术在生物医学材料中的应用材料科学家们已经意识到静电纺丝与制备生物医学材料有着天然的联系。
从微观尺度到宏观尺度的一些特别材料结构已探索过。
纤维的化学性质可以被修改，以控制某些方面的匹配和生物相容性。
1、组织工程组织工程是一种在人体内重建生理组织的新兴技术，以帮助完全或部分恢复器官和人体部分功能。
静电纺丝技术可以用于制造纳米纤维支架用于组织重建。
由于纤维直径可以精确地控制，因此可以制造出具有足够机械强度和生物兼容性的组织工程支架。
2、药物输送静电纺丝可以制备药物输送体系，这样可以使药物在一定程度上被控制释放。
药物输送系统通常是由传统抗生素补充浓度谷内的微粒组成。
通过其中非常细的纤维可以达到控制药物输送的效果。
这种药物输送体系具有高效和低碳排放的特点，这些特点足以成为未来医疗行业的重要研究方向。
3、细胞培养基静电纺丝技术可以制备纳米级的纤维，在纤维表面可以加入细胞吸附剂，从而使纤维表面产生空气孔洞，增加生物操作的空气流和培养效果。
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
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。
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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。
2.负载纳米胶束和水溶性富勒烯电纺纤维的制备及其多种药物缓释和生物成像应用[8-10]。
制备一种由MPEG-b-PLA胶束/壳聚糖/聚环氧乙烷组成的纤维，胶束包覆亲水药物头孢拉定及疏水药物五氟尿嘧啶并装载入纤维中。
复合纤维释放药物稳定且持续109h，体外细胞毒性试验表明复合纤维能很好抑制人体肝癌细胞的生长。
通过静电纺丝法封装水溶性富勒烯荧光纳米粒子制备PLLA复合纳米纤维，纳米纤维均匀且表面光滑和较好亲水性。
富勒烯纳米粒子/纳米纤维作为底物与人肝癌HepG2细胞培养，富勒烯纳米粒子的信号几乎显示在每一个HepG2细胞中，荧光富勒烯纳米粒子/PLLA纳米纤维可以在生物成像组织工程支架方面应用。
未来研究设想
纳米纤维膜的独特表面效应，研究高灵敏多功能型纳米多孔纤维传感器及其在生物传感、气体传感及离子检测等领域的应用将可能是发挥纳米纤维应用的一个方向。
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来源:静电纺丝进展期刊。