一、研究背景

電紡絲作為電噴霧技術(shù)的同類技術(shù)，可在一步法過程中制造出具有不同結(jié)構(gòu)特征的聚合物納米纖維，因此在開發(fā)負(fù)載不同活性成分的新型聚合物基納米纖維方面大有可為，包括用于治療 2019 年冠狀病毒?。?/span>COVID-19）的納米纖維。1996 年，電紡絲（以前為靜電紡絲）和納米纖維由 Reneker 小組復(fù)興。2002 年，首次發(fā)表了關(guān)于電紡無紡布纖維氈在提供藥物緩釋特性方面的應(yīng)用。從那時(shí)起直到現(xiàn)在，用于制藥的電紡藥物納米纖維一直在不斷增加。以 “電紡絲或納米纖維和藥物輸送 ”為主題，在 Web of Science 中進(jìn)行簡單搜索，就能找到 43,557 條信息（2020 年 8 月 8 日）。在這些出版物中，電紡納米纖維和特殊納米結(jié)構(gòu)可提供幾乎所有類型的藥物控釋特性。這些控釋特征包括立即釋放、脈沖釋放、持續(xù)釋放、多相釋放、雙階段釋放、延長釋放、延遲釋放、局部釋放、靶向釋放等。這些釋放特性主要是由電紡絲聚合物的物理和化學(xué)特性以及多相釋放特性共同作用實(shí)現(xiàn)的。

在臨床應(yīng)用中，非甾體抗炎藥（NSAIDs）被廣泛用于緩解 COVID-19 患者最常見的發(fā)熱、疼痛和炎癥癥狀。在所有非甾體抗炎藥中，阿司匹林是通過口服治療 COVID-19 感染者最常用的藥物之一。然而，阿司匹林是一種弱酸。當(dāng) pH 值小于 3.5 時(shí)，阿司匹林會(huì)去離子并變成脂溶性。然后，阿司匹林能夠擴(kuò)散到粘膜細(xì)胞中，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子形式，造成粘膜細(xì)胞損傷。因此，阿司匹林腸溶衣是商業(yè)產(chǎn)品減少粘膜損傷的常用方法。

在此，我們假設(shè)一種新型核殼結(jié)構(gòu)納米纖維（CSF）可以通過結(jié)腸靶向的方式操縱阿司匹林的釋放，并延長口服后的釋放時(shí)間。研究人員利用對 pH 值敏感的商用共聚物 Eudragit S100（ES100）（其溶解度與 pH 值有關(guān)）作為聚合物載體和成絲基質(zhì)。開發(fā)了一種改良的三軸電紡絲法來制造核殼 ES100 納米纖維，即在阿司匹林-ES100 復(fù)合核上有意包覆一層不含藥物的 ES100 殼層。采用傳統(tǒng)的電紡絲儀器混合電紡絲法制備出了阿司匹林均勻分布在 ES100 基質(zhì)上的整體復(fù)合納米纖維 (MCF)，并將其作為阿司匹林-ES100 復(fù)合納米纖維的核心。

二、摘要

本研究通過電紡絲儀器采用新型改良三軸電紡絲法生成了一種基于 Eudragit S100（ES100）的核殼結(jié)構(gòu)納米纖維（CSF），其中負(fù)載了阿司匹林。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡結(jié)果表明，CSF 具有表面光滑的直線形貌，估計(jì)平均直徑為 740 ± 110 nm，核殼結(jié)構(gòu)清晰，外殼厚度為 65 nm。與傳統(tǒng)的混合單流體電紡絲法生產(chǎn)的整體復(fù)合納米纖維（MCFs）相比，阿司匹林因其良好的相容性而友好地呈現(xiàn)在這兩種納米纖維中。CSFs 在提供所需的藥物控釋曲線方面比 MCFs 有相當(dāng)大的優(yōu)勢，盡管兩者都以侵蝕機(jī)制釋放藥物。前者提供了更長的延時(shí)釋放時(shí)間，在頭兩小時(shí)的酸性條件下釋放的部分較少，以保護(hù)胃膜，還顯示了更長的阿司匹林延長釋放時(shí)間，以避免可能出現(xiàn)的藥物過量。本方案提供了一種基于聚合物的工藝-納米結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，可優(yōu)化阿司匹林的合理給藥。

三、 結(jié)論

以對 pH 值敏感的聚合物 ES100 為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種改進(jìn)的三軸電紡絲方法，用于制備聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米纖維（CSFs），并成功地將阿司匹林封裝在其中。為了進(jìn)行比較，采用單流體混合工藝制備了傳統(tǒng)類型的整體復(fù)合納米纖維（MCF）。MCF 和 CSF 具有相似的線性形態(tài)、光滑的表面，估計(jì)平均直徑分別為 870 ± 110 納米和 740 ± 110 納米。CSF 具有清晰的核殼結(jié)構(gòu)，殼厚度為 65 納米。XRD 圖譜和 ATR-FTIR 結(jié)果表明，阿司匹林與 ES100 具有良好的相容性。盡管 CSFs 和 MCFs 都能以侵蝕機(jī)制釋放藥物，但在提供所需的藥物控釋曲線方面，CSFs 比 MCFs 有相當(dāng)大的優(yōu)勢。前者提供了更長的延時(shí)釋放時(shí)間（3.03 小時(shí)對 2.01 小時(shí)）和更小的釋放部分（9.6 ± 3.4% 對 1.3 ± 0.8%），在頭兩小時(shí)的酸性條件下可保護(hù)胃膜，還顯示了更長的阿司匹林延長釋放時(shí)間，以避免在循環(huán)系統(tǒng)中過量引起細(xì)胞毒性（6.09 小時(shí)對 3.91 小時(shí)）。本方案提供了一種基于聚合物的工藝-納米結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，以優(yōu)化阿司匹林的合理遞送。

圖1.改良同軸電紡絲示意圖。

 

圖2.可拆卸的三層同心噴絲板：(a) 噴絲板的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，三個(gè)入口分別用于三種工作流體和一個(gè)共用的三層同心出口；(b) 噴絲板全貌的數(shù)字圖像；(c) 三層同心出口的數(shù)字圖像。(d) 帶有高彈性硅膠管的尖針，用于傳輸外層溶劑，其外徑和壁厚分別為 0.3 毫米和 0.05 毫米。

 

圖3.有關(guān)改良三軸電紡的觀察結(jié)果：（a）三種工作液和高壓與噴絲板連接的數(shù)字圖像；（b）顯示 CSF 典型制備過程的數(shù)字圖像；（c）典型的復(fù)合三層泰勒錐。