一种新型的糖药物承载多孔复合材料及应用护理效果

2023-11-29邓小菊

粘接 2023年11期

摘要：为提高糖药物的释放效果，以不同混纺比例的聚乳酸（PLA）和聚乙二醇（PEG）制备PEG/PLA多孔复合材料，并对静电纺丝工艺参数进行优化，并研究材料性能。结果表明，试验制备的PEG/PLA多孔复合材料可以承载白藜芦醇等糖药物；最佳PEG/PLA混纺比例为1∶8，最佳纺丝电压、纺丝距离以及纺丝流速分别为14 kV、15 cm和0.6 mL/h，此时，混纺溶液黏度和电导率分别为146 MPa·s、0.253 μs/cm，该复合材料孔径尺寸为2.39～3.98 μm，孔总数量为4.6×107个/cm2，材料中纤维直径较细，且均一性高；在最佳参数下，该多孔复合材料对糖药物的承载效果、药物释放效果较好。

关键词：聚乳酸；聚乙二醇；静电纺丝工艺；黏度；孔径尺寸

中图分类号：TQ317

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）11-0106-04

A novelporous composite material for carrying sugar drugs and Its application and nursing effect

DENG Xiaoju

（Yuechi County Peoples Hospital，Guang′an 638300，Sichuan China

）

Abstract：To improve the release effect of sugar drugs，a PEG/PLA porous composite material was prepared with different blending ratios of polylactic acid （PLA） and the process parameters were optimized to study the properties of the material.The results showed that the PEG/PLA porous composite prepared in this experiment could carry sugar drugs such as resveratrol; The optimal PEG/PLA blending ratio was 1∶8，and the optimal spinning voltage，spinning distance，and spinning flow rate were14 kV，15 cm，and 0.6 mL/h，respectively.The pore size of the composite material was 2.39～3.98 μm.The total number of holes was 4.6×107/cm2，the fiber diameter of the material was small，and the homogeneity was high; Under the optimal parameters，the porous composite material hada good load-bearing effect and drug release effect on sugar drugs.

Key words：polylactic acid;polyethylene glycol;electrospinning process;viscosity;poresize

在臨床应用中，传统糖药物常面临安全性低、药效低、用药频繁等问题，而药物释放系统可以较好的提高糖药物的剂量准确性、有效性等，为此，关于药物释放系统的研究成为一个热点［1］。其中，承载糖药物的高分子载体是药物释放系统的一个关键部分，对此，许多学者进行了研究。以明胶为主要改性材料，将其与其他聚合物采用静电纺丝工艺结合，制备了一种复合纤维膜材料，并研究其性能。试验结果表明，当纤维膜中的纤维直径为100～400 nm时，该纤维的药物承载率、细胞相容性良好，且力学性能较好［2］。而将柠檬酸与天然小球藻结合，制备了一种改性复合材料，作为承载药物的缓释载体，并研究其性能。试验结果表明，在第8 h时，酮洛芬药物在pH值为1.2或6.8的累计药物释放率分别达到93.8%、79.7%，该载体材料缓释效果良好［3］。除此之外，制备了一种承载抗菌肽（HHC-36）的聚乳酸（PLA）纤维材料，并研究其性能。试验结果表明，该纤维材料对HHC-36的药物缓释效果以及抗菌性能良好［4］。聚乳酸（PLA）和聚乙烯醇（PEG）均拥有良好的生物相容性以及可降解性，而白藜芦醇是一种药理作用较多的经济性药物，基于此，本试验以不同混纺比例的聚乳酸（PLA）和聚乙二醇（PEG），制备了一种承载白藜芦醇的PEG/PLA多孔复合材料，并优化对静电纺丝工艺参数，研究材料性能。

1 试验部分

1.1 材料与设备

主要材料：聚乳酸（AR）（江苏鸿锦祥新材料，PLA）；聚乙二醇（AR）（广州联成化工，PEG）；白藜（AR）（长沙晟禾生物工程，Cur）；三氯甲烷（AR）（广州和为医药科技，CF）；N-甲酰二甲胺（AR）（广东科密欧试剂，DMF）。

主要设备：IT6722A型高压直流电源（东莞市舒康电子）；G10型注射泵（山东赛思特流体控制系统）；JRJB型搅拌器（成都源立机械）；RD1020型电子天平（深圳市荣达仪器）；DV2T型黏度计（上海宝派环保科技）；YCQB02E型电导率仪（深圳市龙岗区远创器表）；D8型X射线衍射仪（深圳市鸿永精仪科技）；DH091A型孔隙测试仪（宁波大禾仪器）。

1.2 试验方法

1.2.1 混纺溶液的制备

（1）用电子天平称取适量的聚乳酸、聚乙二醇以及白藜芦醇，然后按照9∶1的溶剂配比称取适量的三氯甲烷和N-甲酰二甲胺；

（2）将称量好的溶质和溶剂放入棕色磨口瓶中，先用玻璃棒初步搅拌混合，然后用搅拌器对棕色磨口瓶中的混合溶液进行搅拌，搅拌处理时间为3 h；

（3）瓶中的聚乳酸全部溶解后，棕色磨口瓶中的溶液呈现淡黄色，并且均匀无杂质，用于后续静电纺丝工艺。本混纺溶液配置后应立即使用，不单独久存。

1.2.2 静电纺丝工艺

（1）本工艺在温度20 ℃、相对湿度60%的环境下进行。先将1.2.1中获得的混纺溶液，装入注射器内，注射器的喷射口内径和容量分别为0.7 mm、10 mL;（2）注射器中装好混纺溶液，在注射泵上安装好，准备好直流高压电源，将电源正极连接到注射器的喷射口，负极连接到实验接收板，然后用铝箔将实验接收板覆盖;

（3）检查实验装置，保证实验装置的安全可行性，然后将注射泵打开，调节纺丝溶液的流量，当注射器中的溶液开始缓慢流出后，打开高压电源，然后调节适当的电压，进行静电纺丝试验;

（4）纺丝完成后，先将电压调至零，再切断高压电源，然后将实验接收板上铝箔处的纤维以及纤维膜取下，获得复合材料，贮存备用。

1.3 性能测试

1.3.1 黏度试验

通过黏度计对混纺溶液试样进行测试，分析材料的黏度。

1.3.2 电导率试验

通过电导率仪对混纺溶液试样进行测试，分析混纺溶液的电导率。

1.3.3 X射线衍射（XRD）试验

通过衍射仪对试样进行XRD测试。

1.3.4 孔径测试

将复合材料试样处理为圆形试样，直径和厚度分别为25 mm、10 μm，再用POROFIL液体将试样浸润，通过孔隙测试仪对试样进行测试，分析复合材料的孔径情况［5］。

2 结果与分析

2.1 混纺溶液分析

根据1.3.1和1.3.2中的测试方法，对不同混纺比例的混纺溶液进行分析，测试结果见表1。

由表1可知，当混纺溶液中的PEG含量减少，而PLA含量增多时，混纺溶液的黏度不断增大，而电导率不断减小。发生这种现象的原因是，聚乙二醇具备较小的分子量和较强的亲水性，因此，当混纺溶液中的聚乙二醇含量减少时，溶液的黏度相应变大，而电导率相应减小［6-7］。当PEG/PLA为1∶6或1∶8时，混纺溶液黏度、电导率较为适宜。

2.2 不同混纺比例的复合材料分析

本试验针对不同混纺比例PEG/PLA下制备的多孔复合材料进行分析，研究最适宜的PEG/PLA混纺比例。

2.2.1 X射线衍射分析

图1为XRD分析的结果。

由图1可知，对于不同混纺比例PEG/PLA下制备的多孔复合材料，当材料中PEG的含量增多时，材料XRD图谱中的特征峰呈现不断增强的变化，并且，在12°～30°内，特征峰较明显，这表明，本试验制备的PEG/PLA多孔复合材料能良好地承载白藜芦醇等药物；除此之外，复合材料中PEG的（010）晶面结构以及PLA的（015）晶面结构，分别在16.88°、22.58°处产生特征峰［8-10］。综上，本试验制备的复合材料中存在PEG和PLA。

2.2.2 多孔结构分析

表2为在不同混纺比例PEG/PLA下的多孔复合材料孔径情况。

由表2可知，当复合材料中的PEG含量减少时，材料的孔径尺寸基本上呈现增大的现象，而孔总数量则呈现减少的趋势。对于混纺比例PEG/PLA为1∶6或1∶8的复合材料，其孔径尺寸相对较大，而孔总数量则较少。发生这些现象的原因是，当PEG/PLA以1∶6或1∶8的比例加入到复合材料中时，材料中会形成一种多孔的纤维膜，其中的纤维直径较大，从而引起材料中孔径大小等改变［11］。综上，当混纺比例PEG/PLA为1∶6或1∶8时，复合材料中的孔径较大，孔总数量较为适宜，材料具备良好的多孔结构。

2.3 静电纺丝工艺优化

2.3.1 纺丝电压

图2为在静电纺丝工艺中，选择混纺比例PEG/PLA为1∶8，保持其他条件不变，不同纺丝电压下制备的复合材料中纤维平均直径变化影响结果。

由图2可知，当纺丝电压从8 kV逐渐增大到20 kV时，复合材料中纤维的平均直径基本上先增大，然后减小，之后继续增大。当工艺过程中的电压升高至10 kV时，纤维平均直径最大为430.23 nm；当工艺过程中的电压继续升高至14 kV时，纤维平均直径最小为323.35 nm。究其原因主要是，当纺丝电压增大时，在复合材料制备过程中的电场强度增高，使材料中的带电射流受到较大的静电力，因此，带电射流在电场中受到的牵引力增大，所以，纤维直径变小；然而，在静电纺丝工艺中的纺丝电压过高，会使材料中的带电射流受到过大的静电力，带电射流的鞭动效果加大，因此，材料中的纤维直径不断增大［13］。而在混纺比例PEG/PLA为1∶8情况下，复合材料已具备良好的多孔结构，综上，本试验选择的纺丝电压为14kV，此时，材料中的纤维平均直径较小，并且纤维的均一性良好。

2.3.2 纺丝距离

在静电纺丝工艺中，本试验选择混纺比例PEG/PLA為1∶8，保持其他条件不变，测试不同纺丝距离下复合材料中纤维平均直径的变化情况，结果如图3所示。

由图3可知，当纺丝距离从9 cm增至21 cm时，各复合材料中的纤维平均直径呈现波动变化。当纺丝距离为15 cm或18 cm时，纤维平均直径相对较小，分别为324.54、289.67 nm，但纺丝距离为18 cm时的纤维均一性相对较差；当工艺工程中的纺丝距离为12 cm时，复合材料中的纤维平均直径达到最大值，为641.58 nm。发生这些现象的原因是，当纺丝距离较小时，喷射流在空气中的运动时间太短，因此，电场对纤维的牵伸作用时间太短，使材料中的溶剂挥发较少而残留在材料中，从而对纤维的固化成型产生影响，因此，纤维直径增大；而当纺丝距离不断增大时，电场对纤维的牵伸作用时间也相应增加，使材料中的纤维得到较好的拉伸作用，因此，纤维直径变小；但是，当纺丝距离过大时，作用于纤维上的电场强度变小，电场对纤维的拉伸作用减弱，因此，纤维直径再次变大［14-15］。而在混纺比例PEG/PLA为1∶8情况下，复合材料已具备良好的多孔结构，同时，考虑到纤维直径的均一性，本试验选择的纺丝距离为15 cm。

2.4 应用效果

根据以上试验结果，本试验以1.8的PEG/PLA混纺比例，静电纺丝工艺参数中的电压、距离分别为14 kV、15 cm，同时以3%含药量在材料中加入白藜芦醇，制备一种糖药物承载的多孔复合材料。该多孔复合材料的具体应用效果以及与无孔纤维材料的对比情况，如图4所示。

由图4可知，在其他条件相同的情况下，与无孔纤维材料相比，本实验制备的PEG/PLA多孔复合材料承载药物白藜芦醇时，其累计药物释放率基本上高于无孔纤维材料。这些现象表明，本试验制备的PEG/PLA多孔复合材料具备良好的孔隙结构和较大的比表面积，其中的纤维多孔表面可以吸附更多的糖药物，因此，该材料对糖药物的承载量更多，同时，控制多孔材料的孔隙情况，还可以控制糖药物的释放速度，有利于药物的有效利用。综上，本试验制备的PEG/PLA多孔复合材料承载糖药物时，应用效果良好。

3 结语

（1）PEG/PLA多孔复合材料中存在PEG和PLA，且可以承载白藜芦醇等药物;

（2）最佳PEG/PLA混纺比例为1∶8，此时，混纺溶液粘度和电导率分别为146 MPa·s、0.253 μs/cm，材料孔径尺寸和孔总数量分别为2.39～3.98 μm、4.6×107cm2;

（3）在静电纺丝工艺参数中，最佳电压、距离以及流速分别为14 kV、15 cm和0.6 mL/h;

（4）在最佳参数下，本试验制备的PEG/PLA多孔复合材料对糖药物的承载以及药物释放效果良好。但本试验也有一些不足，后续会在多种糖药物或不同糖药物含量下，对该材料的作用效果进行研究。

【参考文献】

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