CN113509452A - 一种淀粉基载药纳米纤维膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及药物缓释载体技术领域,具体涉及一种淀粉基载药纳米纤维膜及其制备方法和应用。本发明提供的淀粉基载药纳米纤维膜的制备方法,包括以下步骤:将淀粉溶于二甲基亚砜中,得到淀粉溶液;将所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合,得到纺丝液;所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物;将所述纺丝液进行静电纺丝,得到载药纳米纤维;将所述载药纳米纤维和交联剂混合,进行交联反应,得到淀粉基载药纳米纤维膜。本发明制备的淀粉基载药纳米纤维膜具有较高的力学性能,通过添加环糊精或环糊精衍生物,能够与药物形成包合结构,延长药物的作用时间以及控制药物的释放速率,提高药物的生物利用度。
Description
技术领域
本发明涉及药物缓释载体技术领域,具体涉及一种淀粉基载药纳米纤维膜及其制备方法和应用。
背景技术
淀粉是所有医用生物降解材料中唯一可被当做食物并可转化成能量的材料,是人类赖以生存必不可少的获取能量的天然材料,由于其具有完全可降解、可吸收、无毒、无任何免疫副作用等优势,被广泛应用于医用材料,如止血载药的淀粉颗粒。
淀粉基纳米纤维膜因具有高比表面积、高孔隙率和生物可吸收性是医用创面敷料首选,但是现有技术以淀粉为载体进行载药时,没有缓释效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淀粉基载药纳米纤维膜的制备方法,本发明制备的淀粉基载药纳米纤维膜具有较高的力学性能,通过添加环糊精或环糊精衍生物,能够与药物形成包合结构,延长药物的作用时间以及控制药物的释放速率,提高药物的生物利用度。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种淀粉基载药纳米纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
将淀粉溶于二甲基亚砜中,得到淀粉溶液;
将所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合,得到纺丝液;所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物;
将所述纺丝液进行静电纺丝,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维和交联剂混合,进行交联反应,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
优选地,所述淀粉中含有40wt.%以上的直链淀粉。
优选地,所述淀粉溶液的质量浓度为12~25%。
优选地,所述包埋剂的质量占淀粉质量的6%以下;所述药物的质量占所述包埋剂质量的10%以下。
优选地,所述药物包括盐酸莫西沙星或阿司匹林。
优选地,所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合的具体方法包括:先将包埋剂和药物混合,得到包埋物;然后将所述包埋物和淀粉溶液混合。
优选地,所述静电纺丝的条件包括:纺丝电压为15~30kV,接收距离为10~20cm,环境温度为25~70℃,环境湿度为10~60%。
优选地,所述交联剂为戊二醛。
本发明提供了采用上述技术方案所述制备方法制备得到的淀粉基载药纳米纤维膜,包括淀粉基纳米纤维膜和包裹在所述淀粉基纳米纤维膜内部的包埋剂;所述包埋剂的内部包裹有药物。
本发明还提供了上述技术方案所述淀粉基载药纳米纤维膜在制备医用敷料中的应用。
本发明提供了一种淀粉基载药纳米纤维膜的制备方法,包括以下步骤:将淀粉溶于二甲基亚砜中,得到淀粉溶液;将所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合,得到纺丝液;所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物;将所述纺丝液进行静电纺丝,得到载药纳米纤维;将所述载药纳米纤维和交联剂混合,进行交联反应,得到淀粉基载药纳米纤维膜。本发明采用静电纺丝技术,以淀粉为基材,以环糊精或环糊精衍生物为载体,利用环糊精具有疏水中心和亲水表面的独特分子结构,对药物进行包埋,共混纺丝,制备得到含有药物的淀粉纳米纤维膜,本发明制备的淀粉基载药纳米纤维膜由于包埋剂的作用,能够延长药物的作用时间,无需多次给药;可以控制药物的释放速率,提高药物的利用率;而且本发明提供的淀粉基载药纳米纤维膜具有可人体吸收、无毒等功能;在本发明中,采用交联剂对载药纳米纤维进行交联,能够提高淀粉基载药纳米纤维膜的力学性能,最终制备得到具有药物缓释功能和较好力学性能的纳米纤维膜。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图;
图2为对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜的SEM图;
图3为实施例5制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图;
图4为实施例6制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图;
图5为实施例7制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图;
图6为实施例8制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图;
图7为酸莫西沙星(MH)、β-环糊精(β-CD)、含有直链淀粉40wt.%的淀粉粉末(starch powder)、对比例2制备的纳米纤维(starch nanofibers)、对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜和实施例5~8制备的纯淀粉基纳米纤维膜的XRD图;
图8为酸莫西沙星(MH)、β-环糊精(β-CD)、含有直链淀粉40wt.%的淀粉粉末(starch powder)、对比例2制备的纳米纤维(starch nanofibers)、对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜和实施例5~8制备的纯淀粉基纳米纤维膜的DSC图;
图9为对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜和实施例5~8制备的纯淀粉基纳米纤维膜的药物释放曲线;
图10为对比例1~3和实施例4的抗菌性检测结果。
具体实施方式
本发明提供了一种淀粉基载药纳米纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
将淀粉溶于二甲基亚砜中,得到淀粉溶液;
将所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合,得到纺丝液;所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物;
将所述纺丝液进行静电纺丝,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维和交联剂混合,进行交联反应,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
本发明将淀粉溶于二甲基亚砜中,得到淀粉溶液。在本发明中,淀粉优选包括40wt.%以上的直链淀粉,更优选为50wt.%以上。本发明将淀粉中直链淀粉的含量控制在上述范围能够提高淀粉的溶解性和纤维成型效果。在本发明中,所述淀粉溶液的质量浓度优选为12~25%,更优选为16~18%。在本发明中,所述淀粉溶液的制备优选在水浴锅中进行,所述制备过程中的温度优选为40~70℃,更优选为50~60℃。本发明以二甲基亚砜为溶剂溶解淀粉,有利于后续静电纺丝过程。
得到淀粉溶液后,本发明将所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合,得到纺丝液;所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物。在本发明中,所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物,优选为水溶性的环糊精或环糊精衍生物,具体所述环糊精优选为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精;所述环糊精衍生物优选为羟丙基-β-环糊精。在本发明中,所述药物优选包括盐酸莫西沙星或阿司匹林。在本发明中,所述包埋剂的质量优选占淀粉质量的6%以下,更优选为4~4.5%;所述药物的质量优选占所述包埋剂质量的10%以下,更优选为3~4%。在本发明中,所述混合优选在搅拌条件下进行,本发明对所述搅拌的具体条件没有特殊的限定,以得到均匀的纺丝液为宜。
在本发明中,所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合的具体方法优选包括:先将包埋剂和药物混合,得到包埋物;然后将所述包埋物和淀粉溶液混合。本发明先将包埋剂和药物混合,能够提高药物在包埋剂中的包埋率,提高缓释效果。在本发明中,采用淀粉溶液和包埋剂、药物直接混合的方式,即能够实现对药物的包埋作用,实现缓释效果,相比于制备微胶囊,简化了制备工艺。
在本发明的具体实施例中,所述纺丝液为透明溶液。
得到纺丝液后,本发明将所述纺丝液进行静电纺丝,得到载药纳米纤维。在本发明中,所述静电纺丝的工艺参数包括:纺丝电压优选为15~30kV,更优选为17~25kV;接收距离优选为10~20cm,更优选为15~17cm;环境温度优选为25~70℃,更优选为40~70℃,进一步优选为60℃;环境湿度优选为10~60RH%,更优选为30~50RH%。
本发明优选在静电纺丝后,将所得纤维进行真空干燥,得到载药纳米纤维。在本发明中,所述真空干燥的温度优选为20~40℃,更优选为25℃;所述真空干燥的时间优选为12~36h,更优选为24h;本发明通过真空干燥去除二甲基亚砜,使得淀粉基载药纳米纤维膜更加安全。
得到载药纳米纤维后,本发明将所述载药纳米纤维和交联剂混合,进行交联反应,得到淀粉基载药纳米纤维膜。在本发明中,所述交联剂优选为戊二醛。在本发明中,上述交联剂易于去除,保证淀粉基载药纳米纤维膜的安全性。在本发明中,所述交联剂为20~60wt.%的水溶液,更优选为30wt.%的水溶液;所述混合方式优选包括:将所述载药纳米纤维置于含有交联剂蒸汽的真空装置中。在本发明中,所述交联反应的时间优选为6~24h,更优选为8~12h。
本发明优选在交联反应后,将所得体系进行通风干燥,去除未参与反应的交联剂。
本发明还提供了采用上述技术方案所述制备方法制备得到的淀粉基载药纳米纤维膜,包括淀粉基纳米纤维膜和包裹在所述淀粉基纳米纤维膜内部的包埋剂;所述包埋剂的内部包裹有药物。在本发明中,环糊精是淀粉提炼出来的,与淀粉具有极度相似的特性和相容性,使得环糊精能够紧密与淀粉基纤维膜结合;另外,由于环糊精或环糊精衍生物具有特有的空腔结构,能够运载药物、控制药物释放速度。
本发明还提供了上述技术方案所述淀粉基载药纳米纤维膜在医用敷料中的应用,具体用于制备止血纱布和创口贴。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
将淀粉(直链淀粉为50wt.%)和二甲基亚砜(DMSO)混合,在60℃水浴锅中加热,直至淀粉完全溶解,得到质量浓度为18%的淀粉溶液;
在所述淀粉溶液中,加入占淀粉质量4%的β-环糊精,以及占β-环糊精质量3%的盐酸莫西沙星,搅拌直至得到透明溶液,即为纺丝液;
将所得纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝;其中,纺丝环境的温度为60℃,湿度为40RH%,纺丝电压为20kV,接收距离为20cm;纺丝完毕后,将所得纤维置于真空干燥箱中,在20℃干燥24h直至DMSO挥发,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维置于戊二醛蒸汽真空室中,进行交联反应6h,交联后的载药纳米纤维膜进行通风干燥除去未反应的戊二醛,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
实施例2
将淀粉(直链淀粉为50wt.%)和二甲基亚砜(DMSO)混合,在60℃水浴锅中加热,直至淀粉完全溶解,得到质量浓度为18%的淀粉溶液;
在所述淀粉溶液中,加入占淀粉质量4%的β-环糊精,以及占β-环糊精质量3%的阿司匹林,搅拌直至得到透明溶液,即为纺丝液;
将所得纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝;其中,纺丝环境的温度为60℃,湿度为60RH%,纺丝电压为20kV,接收距离为20cm;纺丝完毕后,将所得纤维置于真空干燥箱中,在20℃干燥24h直至DMSO挥发,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维置于戊二醛蒸汽真空室中,进行交联反应6h,交联后的载药纳米纤维膜进行通风干燥,除去未反应的戊二醛,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
实施例3
将淀粉(直链淀粉为70wt.%)和二甲基亚砜(DMSO)混合,在60℃水浴锅中加热,直至淀粉完全溶解,得到质量浓度为16%的淀粉溶液;
在所述淀粉溶液中,加入占淀粉质量4%的β-环糊精,以及占β-环糊精质量3%的盐酸莫西沙星,搅拌直至得到透明溶液,即为纺丝液;
将所得纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝;其中,纺丝环境的温度为40℃,湿度为50RH%,纺丝电压为25kV,接收距离为20cm;纺丝完毕后,将所得纤维置于真空干燥箱中,在20℃干燥24h直至DMSO挥发,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维置于戊二醛蒸汽真空室中,进行交联反应24h,交联后的载药纳米纤维膜进行通风干燥,除去未反应的戊二醛,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
实施例4
将淀粉(直链淀粉为40wt.%)和二甲基亚砜(DMSO)混合,在60℃水浴锅中加热,直至淀粉完全溶解,得到质量浓度为18%的淀粉溶液;
在所述淀粉溶液中,加入占淀粉质量4%的β-环糊精,以及占β-环糊精质量3%的盐酸莫西沙星,搅拌直至得到透明溶液,即为纺丝液;
将所得纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝;其中,纺丝环境的温度为70℃,湿度为50RH%,纺丝电压为17kV,接收距离为20cm;纺丝完毕后,将所得纤维置于真空干燥箱中,在20℃干燥24h直至DMSO挥发,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维置于戊二醛蒸汽真空室中,进行交联反应12h,交联后的载药纳米纤维膜进行通风干燥,除去未反应的戊二醛,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
实施例5
与实施例1的制备方法基本相同,不同之处仅在于所述β-环糊精的加入量占淀粉质量的1.5%。
实施例6
与实施例1的制备方法基本相同,不同之处仅在于所述β-环糊精的加入量占淀粉质量的3%。
实施例7
与实施例1的制备方法基本相同,不同之处仅在于所述β-环糊精的加入量占淀粉质量的4.5%。
实施例8
与实施例1的制备方法基本相同,不同之处仅在于所述β-环糊精的加入量占淀粉质量的6%。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同,不同之处仅在于不添加β-环糊精和药物,得到纯淀粉基纳米纤维膜。
对比例2
与对比例1的制备工艺基本相同,不同之处仅在于,得到的纳米纤维不进行交联。
对比例3
与实施例4的制备工艺基本相同,不同之处仅在于,得到的载药纳米纤维不进行交联。
测试例1
实施例1制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图如图1所示;对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜的SEM图如图2所示;由图1~2可以看出交前后的淀粉基纳米纤维膜,纤维略有膨胀,这是由于交联过程中,交联剂蒸气的存在,但整体保持纤维交联的形貌。
测试例2
实施例5制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图如图3所示;实施例6制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图如图4所示;实施例7制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图如图5所示;实施例8制备的淀粉基载药纳米纤维膜的SEM图如图6所示。由图3~6可以看出纤维膜的整体纤维形貌保持良好,也保证了本发明制备的淀粉基载药纳米纤维膜仍然可以保持良好的柔软性。
测试例3
盐酸莫西沙星(MH)、β-环糊精(β-CD)、含有直链淀粉40wt.%的淀粉粉末(starchpowder)、对比例2制备的纳米纤维(starch nanofibers)、对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜和实施例5~8制备的纯淀粉基纳米纤维膜的XRD图如图7所示;
盐酸莫西沙星(MH)、β-环糊精(β-CD)、含有直链淀粉40wt.%的淀粉粉末(starch)、对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜和实施例5~8制备的纯淀粉基纳米纤维膜的DSC图如图8所示,其中DF指的是环糊精含量;
由图7~8可以看出,环糊精的添加对纤维成型以及纤维大分子的内部构想没有影响。
测试例4
对比例1制备的纯淀粉基纳米纤维膜和实施例5~8制备的纯淀粉基纳米纤维膜的药物释放曲线如图9所示,由图9可以看出随着环糊精含量的增加,其药物控释效果明显改善,160h时,可以达到药物有效控释50%以下。
测试例5
采用抑菌圈检测对比例1~3和实施例4的抗菌性,所得结果如图10所示,其中图10中的(a)表示对比例2;图10中的(b)表示对比例3;图10中的(c)表示对比例1;图10中的(d)表示实施例4。
由图10可以看出,在载药前的淀粉纤维膜的处理对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均没有抑菌性,说明纤维膜的生物相容性良好,载药后,对两种菌群均有很好的抑菌性,说明纤维膜中的药物作用明显有效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种淀粉基载药纳米纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
将淀粉溶于二甲基亚砜中,得到淀粉溶液;
将所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合,得到纺丝液;所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物;
将所述纺丝液进行静电纺丝,得到载药纳米纤维;
将所述载药纳米纤维和交联剂混合,进行交联反应,得到淀粉基载药纳米纤维膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述淀粉中含有40wt.%以上的直链淀粉。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述淀粉溶液的质量浓度为12~25%。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述包埋剂的质量占淀粉质量的6%以下;所述药物的质量占所述包埋剂质量的10%以下。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述药物包括盐酸莫西沙星或阿司匹林。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述淀粉溶液和包埋剂、药物混合的具体方法包括:先将包埋剂和药物混合,得到包埋物;然后将所述包埋物和淀粉溶液混合。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述静电纺丝的条件包括:纺丝电压为15~30kV,接收距离为10~20cm,环境温度为25~70℃,环境湿度为10~60RH%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述交联剂为戊二醛。
9.采用权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的淀粉基载药纳米纤维膜,包括淀粉基纳米纤维膜和包裹在所述淀粉基纳米纤维膜内部的包埋剂;所述包埋剂的内部包裹有药物。
10.权利要求9所述淀粉基载药纳米纤维膜在制备医用敷料中的应用。
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