一、研究背景

腫瘤的形狀和位置各不相同，通常分為良性和惡性。良性腫瘤通常造成的傷害很小，通常會造成局部阻塞和壓迫。惡性腫瘤被稱為 “癌癥”，由不同于體內正常細胞的細胞組成。正常細胞的生長受到限制，而癌細胞卻不受抑制地增殖。癌細胞在增殖過程中會消耗正常細胞所必需的營養(yǎng)物質，導致健康細胞衰退和死亡。此外，這些癌細胞還會產生對人體有害的毒素。化療是癌癥治療的一個重要方面，旨在阻止癌細胞的分裂和生長。然而，化療也因其高毒性、耐藥性和有限的選擇性而帶來全身副作用。腫瘤治療面臨的挑戰(zhàn)包括藥物消除速度快、對腫瘤組織的給藥不足以及向其他器官轉移的風險。因此，癌癥化療往往會產生劑量相關毒性和副作用，如免疫抑制、神經病變和脫發(fā)。

納米靜電紡絲設備可用于將藥物融入納米纖維，從而降低藥物釋放速度，延長釋放時間，最大限度地減少藥物分散，并有效減輕多種藥物給藥可能產生的不良反應。此外，電紡藥物負載納米纖維還能同時容納多種藥物，促進它們之間的協同效應。這種協同作用可使最初耐藥的化合物恢復活力，產生新的治療效果。圖 1 描述了過去 20 年中在 “Web of Science ”數據庫中發(fā)表的文章的上升軌跡，分別側重于 “電紡絲與藥物輸送 ”和 “電紡絲與癌癥”。如圖 1a、b 所示，數據顯示電紡絲在給藥方面的應用不斷增加，主要研究領域包括持續(xù)釋放、藥物組合和靶向釋放。圖 1c,d 中的數據表明，電紡絲在癌癥治療研究中的應用日益廣泛。大部分研究涉及肺癌和乳腺癌，對其他類型癌癥的研究也在逐年增加。

圖1.在 “Web of Science ”平臺上檢索到的以(a,b) “電紡絲與藥物輸送 ”和(c,d) “電紡絲與癌癥 ”為主題的研究統(tǒng)計。

本綜述的主要目的是評估電紡納米纖維在應對癌癥化療的巨大挑戰(zhàn)方面的功效和作用，強調其在減輕藥物相關毒性和提高藥物輸送效率方面的潛力。

二、摘要

在 21 世紀，化療是治療流行疾病的主要方法，但耐藥性仍然是一個緊迫的挑戰(zhàn)。與口服和植入式給藥模式相比，利用納米靜電紡絲設備支持化療藥物可提供持續(xù)和可控的釋放方法，從而對不同類型的腫瘤進行局部治療。此外，電紡絲的芯-鞘結構在雙重載藥方面具有優(yōu)勢：芯層和鞘層可攜帶不同的藥物，有利于協同治療，對抗化療藥物耐藥性。這種方法最大程度地減少了病人因服用多種藥物而產生的不適感。電紡纖維不僅能輸送藥物，還能整合金屬顆粒和靶向化合物，從而將化療與磁療和熱療相結合，實現癌癥的綜合治療。本綜述深入探討了電紡絲的制備技術和針對各種癌癥的藥物輸送方法，展望了它們在癌癥治療中的廣闊前景。

三、結論

電紡絲是一種通過靜電力制造納米級纖維的多功能方法。這種技術可以精確控制針狀結構，從而促進核心-鞘、杰納斯、平行和偏心結構等特殊結構的產生。此外，通過調整聚合物成分、流速和電壓設置，還能制造多孔、空心和串珠結構。這些獨特的結構極大地影響了藥物釋放動力學，在癌癥治療的不同階段發(fā)揮著不同的作用。然而，在擴大電紡絲大規(guī)模生產方面仍然存在挑戰(zhàn)，這也是當前研發(fā)工作的一個焦點。

隨著電紡絲技術的發(fā)展，可用于制備納米纖維的原材料范圍也在逐步擴大。具有良好生物相容性的有機化合物、各種藥物分子，甚至基因片段都可以用于電紡絲，并可根據具體應用要求進行組合。電紡納米纖維主要由生物可降解聚合物組成，在治療癌癥方面具有多功能性，無需移除，目前已對其各種應用進行了廣泛研究。

芯-鞘結構常用于漸進式藥物釋放，它將藥物封裝在芯層中，通過鞘中的疏水性聚合物逐漸釋放出來。對芯鞘厚度進行微調可精確控制藥物釋放率，這是治療癌癥的一種常用策略。最近的趨勢包括在電紡纖維溶液中加入微粒。例如，加入磁性電紡絲可將化療與磁療、熱療或放射療法結合起來。這一創(chuàng)新大大拓寬了癌癥治療的選擇范圍，并有助于消除耐藥性。

此外，電紡絲可針對特定癌癥類型進行定制，這也證明了它的適應性：它可與對 pH 值敏感的聚合物一起用于結腸癌的精確給藥、與親水性聚合物一起用于口腔癌的快速釋放，以及與浮動的載藥纖維膜一起用于胃癌治療。這種方法可滿足癌癥治療中的各種藥物釋放和植入需求，是未來應用的一個前景廣闊的途徑。

圖2.不同結構的電紡藥物納米纖維的 SEM 和 TEM 圖像。單流體電紡：（a）珠串纖維。(b) 光滑纖維。(c,d) 芯鞘纖維。雙流體電紡絲：（e）光滑纖維。(f) 芯鞘纖維 (g) 珠狀芯鞘纖維(h) Janus 纖維。多流體電紡絲：(i) 雙層芯鞘纖維。(j) 三層芯鞘纖維(k) 四層芯鞘纖維。(l) 兩芯一鞘纖維。

圖3.應用多柔比星和阿帕替尼聯合治療克服癌癥的多藥耐藥性。(a) 載藥纖維裝置的制作和應用示意圖。(b) 重量變化。(c) 腫瘤裸鼠的生存曲線。

圖4.膨體電紡納米纖維支架在結腸癌治療中的應用。(a) 管狀支架示意圖。(b) 改良電紡機示意圖。(c) 暴露腫瘤的宏觀圖像。(d) 植入藥物支架的機制和過程及其在結直腸癌治療中的作用。A，將放氣的球囊導管和壓縮的載藥支架插入狹窄部位；B，充氣球囊擴張支架并壓迫腫瘤，恢復腸腔；C，支架拓寬腸道；D和E，藥物從包膜中釋放出來，對腫瘤進行局部有效治療。

圖5.電紡纖維在探索肺癌機制和模擬腫瘤微環(huán)境中的應用。(a) 肺泡結構示意圖。(b) 以 PLGA 納米纖維膜為基底、通過電紡絲方法制備的微流控芯片示意圖。(c) 芯片上培養(yǎng) A549 細胞的示意圖。(d) 與 HFL1 細胞共培養(yǎng)的 A549 細胞。(e）A549 細胞與 HFL1 細胞和 HUVECs 共同培養(yǎng)。

圖6.纖維膜支架在尿路癌中的應用。(a) 支架制備。(b) 植入腫瘤表面的裝有 EPI 的電紡聚酯支架的體內抗腫瘤效果。(c）電紡聚酯支架在防止上尿路腫瘤復發(fā)和修復輸尿管方面的應用示意圖。(d) 攜帶 T24 腫瘤的小鼠治療和腫瘤切除后的圖像。從左至右：對照組、PCL15/PLGA 組、PCL25/PLGA 組、PCL15/PLGA + EPI5 組、PCL15/PLGA + EPI10 組、PCL25/PLGA + EPI5 組和 PCL25/PLGA + EPI10 組。