CN101570917B - 生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，包括：(1)将具有生物粘附性能的聚合物与人工合成聚合物按质量比0～10∶0～10溶于二甲基甲酰胺中，于55～60℃下连续搅拌溶胀24小时，然后冷却至常温后，超声脱气12～20分钟；(2)采用削平的针头作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器，纺丝液流量由微量注射泵的控制，通过接地铝箔接收纤维。该制备方法简单，成本低，制得的载药纳米纤维膜可以简单地制备具有透皮给药系统、局部给药系统、营养保健、方便日常卫生等用途的功能膜产品。
Description
技术领域
本发明属功能纳米纤维膜的制备领域，特别是涉及生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法。
背景技术
随着现代科技特别是材料学与药学的发展，纺织技术在药剂学的应用正向纵深方向不断发展。药物纤维就是在这种背景下，出现的以纤维为载体的新型中间药物剂型。除了传统的各种特殊药用功能纤维外，经过近20年的发展，国际上又有各种新的药物纤维产品上市，如日本可乐丽公司的防心脏病背心和美国辉瑞公司的胃药纤维等。
近年来，由于纳米技术的热潮，应用高压静电纺丝技术制备功能纳米纤维的报道越来越多。研究人员试图将各种各样的聚合物材料(包括天然的与合成的高分子、蛋白质、甚至小分子如卵磷脂等)通过电纺制备成纳米纤维膜，发挥材料在纳米尺度下的功能效应。同时将电纺出来的无纺纳米纤维膜在医药、分离提纯、能源、环保、催化反应等众多领域进行尝试性应用。
高压静电纺丝技术是一种自上而下(top-down)的纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头毛细管尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的纳米纤维，被认为是最有可能实现连续纳米纤维工业化生产的一种方法。
应用静电纺丝工艺制备载药纳米纤维具有以下特征：(1)巨大比表面积；(2)连续立体网状空间结构引起的巨大孔隙率；(3)结合聚合物辅料的选择和使用，能够使药物在纤维中以无定形态存在；(4)载药纳米纤维本身将宏观(轴向)与微观(径向)很自然地结合在一起，使得载药纳米纤维膜既具有宏观制剂的易处理、包装、运输方便的优势和固体制剂的稳定性，同时具有纳米给药系统的药理学和药动学特点。
因此开发研究基于电纺载药纳米纤维的给药系统具有良好的前景预期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，该制备方法简单，成本低，制得的载药纳米纤维膜可以简单地制备具有透皮给药系统、局部给药系统、营养保健、方便日常卫生等用途的功能膜产品。
本发明的一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，包括：
(1)纺丝液的调配
先将具有生物活性成份的药物溶解于二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，溶液清亮；然后将具有生物粘附性能的聚合物与人工合成聚合物按质量比0～10∶0～10溶于二甲基甲酰胺中，于55～60℃下连续搅拌溶胀24小时，然后冷却至常温后，超声脱气12～20分钟；其中，生物活性成份药物在二甲基甲酰胺中的质量体积百分比为40％；两种聚合物的总质量与二甲基甲酰胺的体积比为1g∶10ml；
(2)电纺
采用削平的针头作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器，纺丝液量由微量注射泵的控制，接收纤维；
电纺工艺参数条件：流速为2毫升/小时，接受板离喷丝口距离为15cm，电压15kV。环境温度为(12±1)℃，环境湿度为67±4％。
所述步骤(1)中的的具有生物活性成份的药物为阿昔洛韦。
所述步骤(1)中的生物粘附性能的聚合物为羟丙基甲基纤维素、聚氧乙烯或壳聚糖。
所述步骤(1)中的人工合成聚合物为聚丙烯腈或尼龙。
本发明将具有生物黏附性能的聚合物(如：羟丙基甲基纤维素、聚氧乙烯、壳聚糖等)、纺丝性能与成丝力学与机械性能高的人工合成聚合物(如：聚丙烯腈、尼龙等)和生物活性成份同时溶解于一种溶剂中，调配成适合电纺工艺的多组份溶液，采用单台高压发生器进行共溶法电纺，制备出黏附性能和药物控释性能优良的纳米纤维膜。
由于传统所制备的载药纳米纤维一般为无纺布形式，因此通过生物黏附性材料的复合/混杂应用，将这种载药纳米纤维无纺毡制备成皮肤局部给药系统、透皮给药系统将具有诸多好处如：尺寸易于调整、容易使用和处理、舒适而不会影响美观、透气性能好不会对皮肤产生不良的刺激等，这些特点尤其适用于一些特殊疾病群体如婴幼儿、老人等。
有益效果
本发明的制备方法简单，成本低，并且通过生物活性成分的掺入和改变可以制备透皮给药系统、局部给药系统，也可以是用于营养保健的膜类产品，如美容面膜、提神鼻贴和口气清新膜剂等。
附图说明
图1是混杂纳米纤维电纺工艺图；
图2是PAN/HPMC纳米纤维电镜图片；
图3是黏附力测定装置；
图4是PAN/HPMC纳米纤维膜的黏附性能；
图5是PAN/HPMC载药纳米纤维膜的药物缓释性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
聚丙烯腈PAN/羟丙基甲基纤维素HPMC纳米纤维的制备
配制纺丝液：将2克HPMC E50和8克PAN溶于100毫升二甲基甲酰胺中，于60℃下连续搅拌溶胀24小时，然后冷却至常温后，超声脱气15分钟，上注射泵纺丝液储液器进行电纺。
采用削平的针头(5号不锈钢注射针头，内径0.5mm)作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器(ZGF2000型，上海苏特电器有限公司)，纺丝液量由微量注射泵(美国Cole-Parmer公司)的控制，采用铝箔平板接受纤维。
电纺工艺参数条件：流速为2毫升/小时，接受板离喷丝口距离为15cm，电压15kV。环境温度为(12±1)℃，环境湿度为67±4％。
采用扫描电镜对纳米纤维膜进行表面形态观察，结果如图2所示，纳米纤维膜具有空间立体三维连续网络状结构、结构均匀。纤维膜表面光滑，纤维粗细均匀，纤维直径分布在200nm左右。
实施例2
PAN/HPMC载药纳米纤维的制备
配制纺丝液： 先将4克阿昔洛韦溶解于100毫升二甲基甲酰胺中，完全溶解后，溶液清亮，然后将2克HPMC E50和8克溶于药物溶液之中，于60℃下连续搅拌溶胀24小时，然后冷却至常温后，超声脱气15分钟，上注射泵纺丝液储液器进行电纺。
采用电纺装置与工艺，按照实施例1的系统参数条件进行高压静电纺丝，制备PAN/HPMC载药纳米纤维膜。
实施例3
PAN/HPMC纳米纤维膜生物黏附性能
按照实施例1制备不同比例的PAN/HPMC纳米纤维膜(HPMC∶PAN为0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、10∶0)，采用图3装置进行生物黏附力测试。分别将动物皮肤(或生物膜)和载药纳米纤维膜(2×2cm2)固定于两个不同平板上，然后在动物皮肤上喷润湿，将固定好的纤维膜压紧5分钟。通过不断滴水使纤维膜从动物皮肤上脱落下来，称量水和水袋重量，即为生物黏附力。
生物黏附力测定结果如图4所示，对比几种膜可知，随着PAN/HPMC纳米纤维膜中HPMC含量的不断提高，膜的生物黏附力不断增大。
实施例4
PAN/HPMC载药纳米纤维膜药物体外溶出性能
按照实施例2制备不同比例的PAN/HPMC载药物纳米纤维膜(HPMC∶PAN为0∶10、1∶9、3∶7)，药物在固体纤维中含量设定为40％。
按中国药典2005版附录XD释放度测定第二法浆法进行体外溶出试验。转速50rpm，温度37±0.5℃，溶出介质为生理盐水，考察载药纳米纤维膜中阿昔洛韦的体外溶出行为。称取上述样品适量投入杯中，自样品与介质接触时开始记时，分别于预定时间取样5mL，0.22μm微孔滤膜过滤，得到溶出液样品，并立刻补充同体积等温新鲜介质。对样品进行紫外测定，计算溶出介质中阿昔洛韦的含量，计算药物累积溶出百分比，重复6次。
将几种载药纳米纤维进行体外释放特征检测，结果如图5所示，随着HPMC含量增多、药物初期突释效应减小、药物溶出率提高，溶出性能得到改善，其原因是由于HMPC的水溶性以及与药物良好的相容性，能够改善药物的分散程度，减少药物被PAN完全包裹而不能释放的可能性。
Claims (4)
1.一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，包括：
(1)纺丝液的调配
先将具有生物活性成份的药物溶解于二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，溶液清亮；然后将具有生物粘附性能的聚合物与人工合成聚合物按质量比0～10∶0～10溶于二甲基甲酰胺中，于55～60℃下连续搅拌溶胀24小时，然后冷却至常温后，超声脱气12～20分钟；其中，具有生物活性成份的药物在二甲基甲酰胺中的质量体积百分比为40％；两种聚合物的总质量与二甲基甲酰胺的体积比为1g∶10ml；
(2)电纺
采用削平的针头作为喷射细流的毛细管，连接高压发生器，纺丝液量由微量注射泵控制，接收纤维；
电纺工艺参数条件：流速为2毫升/小时，接受板离喷丝口距离为15cm，电压15kV，环境温度为(12±1)℃，环境湿度为67±4％。
2.根据权利要求1所述的一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的具有生物活性成份的药物为阿昔洛韦。
3.根据权利要求1所述的一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的生物粘附性能的聚合物为羟丙基甲基纤维素、聚氧乙烯或壳聚糖。
4.根据权利要求1所述的一种生物黏附载药纳米纤维膜的电纺制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的人工合成聚合物为聚丙烯腈或尼龙。
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