CN106048902A - 一种乙基纤维素载药纳米纤维膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乙基纤维素载药纳米纤维膜及其制备方法和应用，所述纳米纤维膜的成分包括乙基纤维素和药物；其中，药物与乙基纤维素的质量比为1：10～1：20。制备方法包括：将药物加入到乙基纤维素EC溶液中，搅拌至分散均匀，得到纺丝液；进行静电纺丝，得到的纤维膜进行干燥，得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。本发明的制备方法简单可行；制备得到的纳米纤维膜为具有药物缓慢释放功能的疏水纳米材料，能够作为生物医用材料使用。

Description

一种乙基纤维素载药纳米纤维膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于静电纺丝纤维的制备领域，特别涉及一种乙基纤维素载药纳米纤维膜及其制备方法和应用。
背景技术
纳米纤维材料作为一种新型材料，是纳米科学领域最前沿的研究领域，已经被广泛的应用于功能性的材料。静电纺丝技术是利用聚合物溶液或者溶体在高压静电场的作用下，液滴形成喷射流的过程，是目前制备纳米纤维最重要的方法之一。作为一种日渐成熟、简单方便、低成本的纳米纤维制备技术，静电纺丝可以制备比表面积大、孔隙率高的纳米纤维和纳米结构材料，其尺寸可以控制在十几纳米到几个微米之间。静电纺纳米纤维广泛应用于组织工程、纺织材料、生物传感器、药物缓释、基因治疗、创伤敷料和环境等方面。由于静电纺纳米纤维膜具有超高的比表面积，可以促进细胞的粘附和物质的运输，而且可以模拟细胞外基质，利于细胞的生长。因此，在生物医学领域，静电纺纳米纤维膜被广泛应用于药物缓释，细胞靶向等方面。
乙基纤维素(Ethyl Cellulose，EC)是一种不溶于水的纤维素衍生物，是由纤维素链中的部分羟基被乙基取代所形成的。由于其良好的生物相容性和无毒性，物理化学性质稳定，被广泛应用于药物制剂中的片剂粘合材料，薄膜包衣材料，骨架缓释片，缓释微丸及缓释微胶囊等。乙基纤维素溶于无水乙醇后有较大的粘度，在纺丝的过程中性质稳定，成纤维性能好，在伤口敷料和组织工程方面具有许多潜在应用。
酮洛芬(Ketoprofen，KET)是具有苯丙酸结构的非甾体类抗炎药物，具有良好的镇痛，解热，抗炎作用。在临床上广泛用于治疗各种类风湿关节炎、强直性脊柱炎、牙痛、术后疼痛、癌症疼痛和急性肾绞痛等各种疼痛。但是，酮洛芬具有消化道副作用，长期服用对肠胃刺激较大，会引起溃疡、出血等不良反应。因此，将酮洛芬与静电纺丝的方法结合，利用药物的缓释，减少副作用。
药物缓释体系是以一定材料作为载体，使药物在特定的时间范围内以一定速度缓慢释放，达到对疾病更有效治疗的一种手段。利用药物缓释体系，可以保持血浆中的药物浓度维持在一个恒定值，尤其对于毒性大的药物来说，可以减缓药物的毒副作用。而多肽等半衰期很短的大分子药物，采用药物缓释体系是最好的选择。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种乙基纤维素载药纳米纤维膜及其制备方法和应用，该纳米纤维膜以乙基纤维素为材料，酮洛芬为模型药物，采用静电纺丝方法制备，纺丝原液通过共混配制；制备具有药物缓慢释放功能的疏水纳米材料，制备方法简单可行。
本发明的一种乙基纤维素载药纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜的成分包括乙基纤维素和药物；其中，药物与乙基纤维素的质量比为1：10～1：20。
所述药物为酮洛芬。
所述酮洛芬的分子量约为254，质量分数为98％。
本发明的一种乙基纤维素载药纳米纤维膜的制备方法，包括：
(1)将药物加入到乙基纤维素EC溶液中使其完全溶解；在常温条件下，磁力搅拌48h以上至分散均匀，得到纺丝液；其中，药物与乙基纤维素的质量比为1：10～1：20；
(2)将步骤(1)中的纺丝液进行静电纺丝，得到的纤维膜进行干燥(放入真空干燥箱中常温干燥24h)，得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
所述步骤(1)中EC溶液的质量浓度为15％～20％(w/v)；溶剂为六氟异丙醇。
所述六氟异丙醇的质量浓度为90％～95％，含水量小于0.1％。
所述步骤(2)中静电纺丝的条件为：电压为12-13kV，流速为0.2-0.4mL/h，接收距离为15-20cm，湿度在40-50％之间；纺丝时间为5-10h。
所述纳米纤维膜应用于药物缓释体系。
所述纳米纤维膜应用于药物缓释体系包括：取一定量的载药纳米纤维膜浸入20mL的PBS缓冲液，置于恒温摇床中，参数设置为37℃，速度为100次/min；每隔一定时间取出1ml释放介质，同时补入相同体积的PBS缓冲液；采用紫外可见分光光度计测定释放介质在254nm时的吸光度并且计算药物累计释放量。
所述的恒温摇床为SHZ-82气浴恒温振荡器。
所述的紫外可见分光光度计的型号为UV-1800。
本发明制备具有药物缓慢释放功能的纳米材料，用做药物缓释模型载体，进一步的应用于多种药物在体内的缓慢释放治疗，延长给药时间，降低药物毒副作用且具有良好的生物相容性。
有益效果
(1)本发明采用静电纺丝的方法，制备了乙基纤维素载药纳米纤维膜，制备方法操作易行、实验条件温和；
(2)本发明的制备的纳米纤维膜具有良好的生物相容性，能够作为生物医用材料使用；
(3)本发明涉及的纳米纤维膜的应用领域广泛，可以用于各种疾病中的药物缓慢释放治疗。
附图说明
图1为实施例1中载药乙基纤维素纳米纤维膜的透射电镜照片；
图2为实施例2中载药乙基纤维素纳米纤维膜的扫描电镜照片(2A)和直径分布图(2B)；
图3为实施例3中乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜的红外光谱图；
图4为实施例4中乙基纤维素/酮洛芬纳米纤维膜的XRD图；
图5为实施例5中载药乙基纤维素纳米纤维膜的扫描电镜照片；
图6为实施例6中载药乙基纤维素纳米纤维膜的药物释放曲线；
图7为实施例7中载药乙基纤维素纳米纤维膜的MTT实验结果。
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
(1)用天平称取0.402g的EC固体粉末，使其完全溶解在2mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.04g酮洛芬药物并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液5mL装到静电纺丝装置中，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.3mL/h，静电压为13kV，接收距离为15cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为5h；收集到的纤维膜放入真空干燥箱中常温干燥24h，得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(4)在纺丝过程中用铜网收集几根纳米纤维，将收集到的纳米纤维常温干燥24h，然后用透射电子显微镜进行形貌观察；表征结果如图1所示，可以看出单根纳米纤维的粗细均匀，表面光滑。
实施例2
(1)用天平称取0.601g的EC固体粉末，使其完全溶解在3mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.06g酮洛芬药物并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液3mL装到静电纺丝装置中，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.2mL/h，静电压为12kV，接收距离为17cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为6h。
(4)将收集到的纳米膜放入真空干燥箱中常温干燥24h，即得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(5)对乙基纤维素载药纳米纤维膜的SEM表征如图2A所示，纤维呈网状均匀分布，无粘连现象，说明加入药物后对乙基纤维素的可纺性能没有影响。通过乙基纤维素载药纳米纤维膜的扫描电镜照片，用Image J统计出纤维直径分布图，如图2B所示，该分布图呈现正态分布，说明所制备得到的纳米纤维膜的直径较为稳定，且其平均直径为530.62nm。
实施例3
(1)用天平称取0.799g的EC固体粉末，使其完全溶解在4mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.08g酮洛芬药物并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液4mL装到静电纺丝装置中，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.4mL/h，静电压为13kV，接收距离为16cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为7h。
(4)将收集到的纳米膜放入真空干燥箱中25℃干燥24h，即得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(5)剪取1×1cm的纤维膜，进行傅里叶变换红外光谱测试。
(6)酮洛芬、乙基纤维素纳米纤维膜以及载药纳米纤维膜的FTIR图谱如图3所示，乙基纤维素在3474.19cm-1出现羟基峰，1107.44cm-1处出现分子内醚键的伸缩振动峰。酮洛芬在1695.63cm-1和1655.13cm-1处出现碳氧双键的伸缩振动峰，在乙基纤维素载药纳米膜的红外图谱中都可以看到这两个特征峰的存在，表明酮洛芬成功负载在乙基纤维素纳米膜上。
实施例4
(1)用天平称取1.002g的EC固体粉末，使其完全溶解在5mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.1g酮洛芬药物(KET)并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液5mL装到静电纺丝装置中，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.3mL/h，静电压为12kV，接收距离为18cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为8h。
(4)将收集到的纳米膜放入真空干燥箱中25℃干燥24h，即得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(5)对乙基纤维素载药纳米纤维膜的XRD表征如图4所示，见乙基纤维素纤维在2θ为44.3°处有一个高的衍射峰，在15.9°处有一个较低的衍射峰，而酮洛芬在载入纳米纤维前，在2θ为15°、18.3°、22.8°等处均有衍射峰值，而在载入纳米膜之后特征峰消失，说明酮洛芬在纳米纤维中是呈无定型状态。
实施例5
(1)用天平称取0.601的EC固体粉末，使其完全溶解在3mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.06g酮洛芬药物并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液3mL装到静电纺丝装置中，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.2mL/h，静电压为13kV，接收距离为16cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为7h。
(4)将收集到的纳米膜放入真空干燥箱中常温干燥24h，即得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(5)对乙基纤维素载药纳米纤维膜的SEM表征如图5所示，纤维呈网状均匀分布，无粘连现象，说明已经成功制备出乙基纤维素载药纳米纤维。
实施例6
(1)用天平称取1.204g的EC固体粉末，使其完全溶解在6mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.12g酮洛芬药物并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液5mL装到静电纺丝装置中，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.3mL/h，静电压为12kV，接收距离为17cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为8h。
(4)将收集到的纳米膜放入真空干燥箱中常温干燥24h，即得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(5)取73.2mg载药纳米纤维膜浸入20mL的PBS缓冲液，置于恒温摇床中，参数设置为37℃，速度为100次/min.
(6)每隔1小时取出1mL释放介质，同时补入相同体积的PBS缓冲液。
(7)采用紫外可见分光光度计测定释放介质在254nm时的吸光度并且计算药物累计释放量。
(8)释放时间—酮洛芬累积释放率曲线图如图6所示。由图可知，酮洛芬的释放速率相对较慢，总的药物释放量较小，7天左右达到药物的一个最大释放量，为50％左右。这是因为乙基纤维素是一种疏水的材料，在缓冲液中的溶解度很小，所以负载在纳米纤维膜中的药物很难释放出来，但这也正好达到了药物缓慢释放的效果，延长了用药时间。
实施例7
(1)用天平称取0.802的EC固体粉末，使其完全溶解在4mL六氟异丙醇中。
(2)向上述溶液中加入0.08g酮洛芬药物并使其完全溶解，用磁力搅拌器搅拌48h，直至二者在溶剂中完全溶解并且混合均匀。
(3)将配置好的纺丝液4mL装到静电纺丝装置中，在接收装置上面放置12个圆形载玻片，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.2mL/h，静电压为12kV，接收距离为18cm，所处环境温度为25℃，湿度为40-50％，纺丝时间为9h，使纳米纤维膜覆盖在玻璃片上。
(4)将收集到的纳米膜放入真空干燥箱中常温干燥24h，即得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
(5)将有纳米纤维膜的玻片剪下，放入24孔板中，用干净的玻片做空白对照，紫外照射24小时杀菌消毒。
(6)将200μL的L929成纤维细胞以4000/孔的密度种植在24孔板上，在37℃，5％CO2的条件下分别1,3,5天后，去除培养基。
(7)接着加入360μL的DMEM和40μL的MTT培养4小时。
(8)去除培养基，加入400μL的DMSO，在37℃的恒温摇床上摇20min.
(9)然后将24孔板中的溶液转移到96孔板中，用酶标仪测量溶液在570nm时的吸光度。
(10)结果如图7所示，可以看出乙基纤维素载药纳米纤维膜与空白对照相比，差别不是很大，说明此纳米纤维生物相容性良好，适合应用于生物医用领域。

Claims (7)

1.一种乙基纤维素载药纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜的成分包括乙基纤维素和药物；其中，药物与乙基纤维素的质量比为1：10～1：20。
2.根据权利要求1所述的一种乙基纤维素载药纳米纤维膜，其特征在于，所述药物为酮洛芬。
3.一种乙基纤维素载药纳米纤维膜的制备方法，包括：
(1)将药物加入到乙基纤维素EC溶液中，搅拌至分散均匀，得到纺丝液；其中，药物与乙基纤维素的质量比为1：10～1：20；
(2)将步骤(1)中的纺丝液进行静电纺丝，得到的纤维膜进行干燥，得到乙基纤维素载药纳米纤维膜。
4.根据权利要求3所述的一种乙基纤维素载药纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中EC溶液的质量浓度为15％～20％(w/v)；溶剂为六氟异丙醇。
5.根据权利要求4所述的一种乙基纤维素载药纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述六氟异丙醇的质量浓度为90％～95％，含水量小于0.1％。
6.根据权利要求3所述的一种乙基纤维素载药纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中静电纺丝的条件为：电压为12-13kV，流速为0.2-0.4mL/h，接收距离为15-20cm，湿度在40-50％之间；纺丝时间为5-10h。
7.一种如权利要求1所述的乙基纤维素载药纳米纤维膜的应用，其特征在于，所述纳米纤维膜应用于药物缓释体系。
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