CN113940923B - 一种智能释放药物的柔性纤维药盒及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能释放药物的柔性纤维药盒及其制备和应用，该药盒的制备过程是：先将致孔剂和高分子聚合物先后加入有机溶剂中，混合均匀后作为纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维膜；再将纳米纤维膜放入含有多巴胺的Tris‑盐酸缓冲液中进行改性处理，得到聚多巴胺修饰的纳米纤维膜；然后将聚多巴胺修饰的纳米纤维膜置于混合溶液中进行接枝反应，得到装载开关的纤维膜；最后将装载开关的纤维膜进行清洗并烘干，得到柔性纤维药盒。该药盒包括多孔纤维；多孔纤维上的孔洞处化学接枝PMAA。将制得的药盒进行载药处理，然后进行释药测试：在pH为7.0～7.4的环境下，药盒在前4～6小时内不会突释，且药物释放量随着释药环境pH值降低而逐渐增加。
Description
技术领域
本发明属于敷料技术领域，涉及一种智能释放药物的柔性纤维药盒及其制备和应用。
背景技术
随着社会的发展和人口老龄化的加剧，压疮、溃疡、糖尿病足等慢性伤口的患比越来越大。这些伤口具有复杂的微生物环境，极易发生细菌感染而影响伤口愈合。为了解决这些问题，在临床上，通常采用系统性给药(静脉注射或口服药物)的治疗方法来控制感染，但这种方法不仅会对人体的肝脏和肾脏产生毒性，而且降低了药物的利用率。在伤口处直接使用药物的局部治疗法可以有效改善这些缺点，然而，直接在伤口处使用药物，会因为药物一次性完全释放使药效难以维持，还会因为药物释放剂量大、毒性大而使伤口产生抗药性，药物输送型敷料的出现则可以有效地解决上述问题，大大提高伤口局部治疗的有效性，减少直接对伤口一次性用药对人体的危害。目前，已有的药物输送敷料都以成品形式存在，即通过浸渍、混合和包裹等形式，将药物装载在介质中，制备含药敷料再进行后续消毒、包装、售卖和临床应用，这种方法带来的弊端在于，首先，药物在后道工序和运输过程中会提前释放，难以控制最终载药量和释放速度，造成药物损失；其次，后道加工的各工序会影响药物的储存，甚至造成药物发生物理化学作用而失效；最后，载药敷料在审批、注册保证过程中会经历更加繁琐的程序，大大延长了敷料的上市周期。因此，研究一种能够减少制备过程中复杂工序对药物活性的影响以及能根据伤口环境的感染情况而释放药物的载体，不仅可以克服上述药效问题，还可以为敷料结构的快速开发和高端敷料的上市应用起到极大推动作用，具有十分重要的意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种智能释放药物的柔性纤维药盒及其制备方法；本发明目的之一是提供一种能够智能释放药物，并及时递送药物的纤维药盒，具体是设计了一种具有孔洞结构的纤维，且在所述孔洞结构上形成可随外界环境而变化的“开关”。本发明的目的之二是提供所述纤维药盒的制备方法，具体是选择特定的原料形成所述的结构，方便简单。本发明的目的之三是提供所述纤维药盒在创面修复中的应用，具体是将其进行载药处理，本发明中的纤维药盒可以使装载的药物在中性环境下避免突释，而且随着环境pH值的下降而逐步增加释药量，以达到“智能”释放的效果。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种智能释放药物的柔性纤维药盒为多孔纤维构成的纳米纤维膜，且多孔纤维表面均匀分布着平均直径为30～100nm的孔洞，所述孔洞的洞口处化学接枝Mw为8000～12000的PMAA。
本发明的柔性纤维药盒中的柔性包括以下2方面的含义：
一方面，当纤维长径比达到1000时，表现为物理上柔性易弯曲，有较大的变形范围，与肌肤贴合性好。本发明设计的载体为多孔纤维，能够很好的与皮肤进行贴合。
另一方面，由于多孔纤维上设有大量的孔洞(孔洞的平均直径为30～100nm)，这些纳米孔作为装载药物的空间，而该纳米孔洞处化学接枝PMAA，由于聚甲基丙烯酸(PMAA)是一种pH敏感的聚合物，它的链段能够在酸性环境(1<pH≤6.5)下收缩，收缩时在中性环境(pH约为7.4)下舒展，且可反复多次进行收缩与舒展。而又由于伤口感染后的微环境呈酸性，而在未感染时候的环境为中性，本发明利用PMAA的pH敏感性，将其化学接枝在孔洞处，从而形成由开放型多孔纳米纤维膜和智能响应型分子开关组成的柔性纤维药盒，得到一个对药物进行后装载与控制释放的智能药物输送体系，其中，PMAA扮演着“开关”的作用，而纳米孔作为装载药物的空间。该柔性纤维药盒可根据治疗目的，在微酸性(1<pH≤6.5)条件下将不同的药物通过浸渍负载到系统中，在未感染的中性伤口环境(pH～7.4)中呈现出的高度膨胀的构象，利用高密度的负电荷、强静电排斥和高度的水合作用来封闭纤维孔洞，从而减少药物的释放。在伤口感染时的酸性微环境(1<pH≤6.5)下，分子开关打开，调节药物的释放，具体是：在未感染时，药物不会大量释放，而在感染时，可随着感染的程度(一般感染程度越深，pH值越低)而增加药物释放量，从而用于多种药物的装载与智能控释，以减少药物的滥用，降低细菌抗生素耐药性的产生，同时促进伤口愈合。
可见，本发明的柔性纤维药盒不仅自身具备纤维的柔性特性，而且能够根据临床需要，灵活的选择装载的药物(即后载药)。
为了方便理解，如图1所示，本发明对所述柔性纤维药盒中的“开关”做进一步说明：在微酸性(1<pH≤6.5)条件下，PMAA分子链段收缩，将药物装载进孔洞中。由于羧基电离成羧酸根离子，PMAA分子在pH为7.4的水溶液中呈现出高度膨胀的构象，导致高密度的负电荷、强静电排斥和高度的水合作用，可以封闭纤维孔洞，从而减少药物的释放。当1<pH≤6.5(由细菌感染产生的酸性微环境)时，PMAA分子会坍缩以打开孔洞释放出足够药物来最终杀死细菌，因此是一种理想的控制药物释放的智能开关。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，纳米纤维膜的孔隙率为10～81％，厚度为80～180μm，纳米纤维膜上均匀接枝的PMAA的接枝量为6.8～9.6nmol/cm2。
本发明还提供制备如上所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒的方法，包括如下步骤：
(A1)将致孔剂和高分子聚合物先后加入有机溶剂中，混合均匀后作为纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维膜；高分子聚合物为聚丙烯腈、聚己内酯和聚乳酸等具有生物相容性的高分子材料中的一种以上；聚丙烯腈的重均分子量为8000～150000；致孔剂聚乙二醇的重均分子量Mw为8000～12000；
(A2)将步骤(A1)制得的纳米纤维膜放入含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中进行改性处理，得到聚多巴胺修饰的纳米纤维膜；
(A3)将步骤(A2)中的聚多巴胺修饰的纳米纤维膜置于混合溶液中进行反应，得到装载开关的纤维膜；
混合溶液为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺和PMAA形成的混合溶液；
装载开关的纤维膜上均匀分布PMAA，且PMAA的接枝量为6.8～9.6nmol/cm2；本发明的接枝为化学接枝，不会因为清洗等过程而减少接枝量，且该装载开关的纤维膜具有大量开放互通型的孔隙结构，较大的比表面积(10～600m3/g)和孔隙率；
(A4)将步骤(A3)中得到的装载开关的纤维膜浸渍在80℃的去离子水中超声(F＝20kHz)清洗10min以去除其中的PEG组分，烘干(烘干采用温度为40～80℃的烘箱进行，烘干时间为4～12h)，得到由多孔纤维构成的纳米纤维膜，即为柔性纤维药盒。
本发明所选致孔剂为可溶性物质，这类致孔剂材料易得且无毒，后期去除时工艺条件较为简单。成孔的机理：致孔剂和纤维基材为两种不同的相(致孔剂表现为亲水相，纤维基材表现为非亲水相)，在纺丝过程中致孔剂呈小液滴的状态存在于纺丝液和纤维上，纺丝之后将纤维进行清洗操作，将水溶性致孔剂溶解除去后留下孔洞和水不溶性的纤维。
所采用的化学接枝法为偶联反应。采用EDC/NHS作为活化剂(EDC：1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺，NHS：N-羟基琥珀酰亚胺)，活化PMAA上的羧基基团，使其与聚多巴胺上的氨基反应生成酰胺键，使得PMAA能够以稳固的化学键交联到纤维表面，EDC/NHS作为活化中间物，本身并不成为交联的一部分，安全无毒，可以消除并被清洗掉。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，步骤(A1)中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、THF、CHCl3、乙酸、甲苯或者二氯甲烷；
步骤(A1)中，混合均匀通过持续搅拌2～8h实现。
如上所述的方法，步骤(A1)中，纺丝液中高分子聚合物的质量百分比为1～30％，致孔剂的质量百分比为0.1～8％；
静电纺丝采用滚筒接收装置，且静电纺丝的工艺参数为：接收距离7～25cm，滚筒转速100～600r/min，纺丝液的推送速度0.05～2mL/h，纺丝电压6～30kV，纺丝时间为1～24h，温度为20～40℃，相对湿度为25～45％。
如上所述的方法，步骤(A2)中含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的pH值为7.5～9，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液是将多巴胺加入浓度为0.1～2mol/L的Tris-盐酸缓冲液中得到的，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，多巴胺的浓度为1～3mg/mL；
纳米纤维膜与含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的质量体积比为1:1～1:2.5mg/mL。
步骤(A2)中，改性处理的过程为：在温度为30～40℃、转速40～100r/min的恒温摇床中反应4～24h，取出后洗净即可。
如上所述的方法，步骤(A3)中，混合溶液中1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的浓度为0.01～2g/mL，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.01～2g/mL；PMAA的浓度为0.1～2mg/mL，余量为水；聚多巴胺修饰的纳米纤维膜与混合溶液的质量体积比为1:1～1:3mg/mL。
步骤(A3)中，所述反应是在温度为20～60℃，转速40～100r/min的恒温摇床中反应4～24h进行。
本发明还提供如上所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒的应用，包括进行载药处理：按照一定的质量体积比将柔性纤维药盒置于1＜pH值≤6.5的缓冲液中，并加入盐酸环丙沙星一水合物或者多肽类的药物，混合后离心，然后将离心后的纳米纤维膜放入去离子水中漂洗，得到载药后的柔性纤维药盒；
将载药后的柔性纤维药盒进行释药测试，结果为：在pH为7.0～7.4的中性环境下，载药后的柔性纤维药盒不会突释；且载药后的柔性纤维药盒的药物释放量随着释药环境pH值降低而逐渐增加；
突释是因为存在药物浓度差而自发进行的扩散行为，在6小时内的药物释放量可达载药量的一半及以上的释放定义为突释；而在6小时内释放量不足载药量的20％定义为减少药物突释。
本发明选择环丙沙星作为模型药物，是因为盐酸环丙沙星(Cip)是第三代合成喹诺酮类抗菌药，是一种常见的应用于人体内和局部体表感染的药物，具有广谱抗菌活性，对革兰氏阳性菌、阴性菌都有比较好的抗菌性。载药量由多孔纤维的孔隙率以及药物分子量大小决定，纤维的孔隙率越高，载药量越高。当孔隙率一定时，药物分子量越大，载药量会相对减少；相反，药物分子量越小，载药量会相对增加。
本申请在直接浸渍纳米纤维膜进行载药以后，可在载药完成后将纳米纤维膜放入去离子水中轻柔漂洗，以除去位于膜孔径之间的药物，避免此部分药物的突释。另外，由于PMAA分子刷的存在，清洗只会去掉膜孔隙之间的药物而不会导致孔洞内药物的大量流失。
如上所述的应用，载药后的柔性纤维药盒的具体制备过程为：按照质量体积比100～200mg:62～80mL，将柔性纤维药盒置于1＜pH值≤6.5的缓冲液(如PBS缓冲液)中，并加入盐酸环丙沙星一水合物或者多肽类的药物(相对分子质量为500～10000)使其浓度为5～12mg/mL，在超声条件(F＝20kHz，15min)下载药，然后进行低速搅拌，避免柔性纤维药盒破碎，搅拌时间为10h左右。将搅拌后的混合液在4000～9000rpm的速度下离心，然后将离心后的纳米纤维膜放入去离子水中漂洗，以除去位于膜孔径之间的药物，可避免此部分药物的突释。最后进行真空干燥(干燥温度为20～50℃，干燥时间为12～72h)，得到载药后的柔性纤维药盒。
如上所述的应用，当装载的药物为盐酸环丙沙星一水合物(即环丙沙星类抗生素)，且药物浓度为5～12mg/mL时，载药量为52.1％～80％；当装载药物为多肽类的药物，且药物浓度为7～12mg/mL时，载药量为40％～65％。
有益效果
(1)本发明一种智能释放药物的柔性纤维药盒，可以避免药物在中性环境下的突释，还可以随着伤口的感染程度的变化而智能改变药物的释放量，有效避免药物的滥用，降低细菌抗生素耐药性的产生，同时促进伤口愈合；
(2)本发明的一种智能释放药物的柔性纤维药盒的制备方法，采用的静电纺丝法以及功能部件复合等方法制备的智能释放药物纤维药盒，整个工艺过程简单，适用范围广；
(3)本发明的一种智能释放药物的柔性纤维药盒的应用，采用后载药的方式，在使用时，灵活选择药物的种类，通过浸渍即可将药物载入到纤维膜中；
(4)本发明的一种智能释放药物的柔性纤维药盒的应用，可作为局部释放药物的新型医疗设备，既可根据临床的实际需要，灵活地选择装载的药物，避免复杂的制备过程对药物活性的影响，降低对药物载体加工工艺的要求，又能解决在敷料制备过程中制备工艺与药物适配性的问题。同时敷料与药物单独储存，可提高敷料的有效使用时间，减少药物浪费；且该药盒可重复使用。
附图说明
图1为本发明的智能释放药物的柔性纤维药盒的工作机理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，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。
本发明中的纳米纤维膜孔隙率的测试方法为：使用全自动快速比表面与孔隙度分析仪(BET，QuadraSorb SI型，美国Quantachrome)对孔隙率进行测定，预处理温度为120～180℃，预处理时间为5～7h，在氮气环境下测试，测试温度为77K。
本发明中装载开关的纤维膜上PMAA的接枝量的测试方法为：
(1)通过紫外分光光度计吸收法确定OD值与PMAA的浓度的线性变化关系式(标准曲线)，确定所述关系式时，PMAA在210nm处具有最大的吸收峰；得到的线性变化关系式为：
y＝0.0057x+0.0647，R2＝0.9996；
其中，y是OD211值(211nm处的光密度)，x是PMAA的浓度，单位为μM；
(2)将步骤(A3)中反应后溶液通过透析24h，除去EDC和NHS后进行测试，并代入上述线性变化关系式中确定浓度X1；
(3)根据步骤(A3)中反应之前的混合溶液中PMAA的含量和浓度X1来计算接枝量，计算公式为：
m＝(X0V0-X1V1)/纳米纤维膜面积；
其中，m为PMAA的接枝量(nmol/cm2)；X0为反应之前混合溶液中PMAA的浓度；V0为反应之前混合溶液中PMAA的体积；V1是步骤(A3)中反应后溶液(通过透析24h，除去EDC和NHS)的体积。
装载开关的纤维膜上PMAA的分布均匀性的测定方法为称重法。具体为：随机取装载开关的纤维膜，将其剪成20块1cm×1cm的大小，随机分成10组，用微量天平测量每组样品接枝前后的重量差，若任意两组间的重量差不超过0.01％，则视为PMAA均匀分布。
载药量的测试方法为：载药处理时，取离心后的上清液稀释适当倍数，并使用紫外分光光度计测定其在波长为275nm处的吸光度，根据相应药物的标准曲线可计算出药物的残余浓度，由此求得多孔纤维膜负载的药物质量。
药物为盐酸环丙沙星一水合物时对应的标准曲线为：在pH＝6的PBS缓冲液中，标准曲线方程为A＝103.76C，其中，A表示吸光度，C表示药物浓度(mg/mL)；曲线的线性范围均为[0,0.0150mg/mL]，拟合度分别为R2＝0.99999；
载药量的计算公式如下式所示：
其中，ma表示上清液中药物的质量(mg)；mb表示加入体系的总药物质量(mg)；mdl表示柔性纤维药盒的质量(mg)。
实施例a1
一种智能释放药物的柔性纤维药盒的制备方法，先进行原料准备：
1、高分子聚合物：聚丙烯腈(重均分子量为120k)；
2、致孔剂：聚乙二醇(重均分子量Mw＝10000)；
3、有机溶剂：N,N-二甲基甲酰胺；
4、含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液：pH为8.4，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液是将多巴胺加入浓度为1mol/L的Tris-盐酸缓冲液中得到，含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，多巴胺的终浓度为2mg/mL；
5、由1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺和Mw为10000的PMAA(来源于阿拉丁公司的25087-26-7)溶于水形成的混合溶液，且混合溶液中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的浓度为0.1g/mL，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.03g/mL；PMAA的浓度为0.8mg/mL；
基于上述原料进行以下步骤：
(A1)将致孔剂和高分子聚合物先后加入有机溶剂中，在持续搅拌6h混合均匀后作为纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维膜；其中，纺丝液中，高分子聚合物的质量百分比为15％，致孔剂的质量百分比为7％；
静电纺丝采用滚筒接收装置，且静电纺丝的工艺参数为：接收距离为17cm，滚筒转速为300r/min，纺丝液的推送速度为2mL/h，纺丝电压为20.2kV，纺丝时间为7h，温度为35℃，相对湿度为28％；
(A2)将步骤(A1)制得的纳米纤维膜放入含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，在温度为37℃，转速60r/min的恒温摇床中反应16h，取出后洗净，得到聚多巴胺修饰的纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜与含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的质量体积比为1:2mg/mL；
(A3)将步骤(A2)中的聚多巴胺修饰的纳米纤维膜置于混合溶液(二者的质量体积比为1:2mg/mL)中，在温度为37℃，转速60r/min的恒温摇床中反应14h，得到装载开关的纤维膜；
装载开关的纤维膜上均匀分布PMAA，且PMAA的接枝量为9.1nmol/cm2，厚度为80.1μm；
(A4)将步骤(A3)中得到的装载开关的纤维膜浸渍在80℃的去离子水中超声(F＝20kHz)清洗10min以去除其中的PEG组分，并采用温度为50℃的烘箱进行烘干，烘干时间为8h，得到由多孔纤维构成的纳米纤维膜，即为柔性纤维药盒；其中，且多孔纤维表面均匀分布着平均直径为53nm的孔洞，纳米纤维膜的孔隙率为77.3％。
实施例a2
一种智能释放药物的柔性纤维药盒的制备方法，先进行原料准备：
1、高分子聚合物：聚己内酯；
2、致孔剂：聚乙二醇(重均分子量Mw＝8000)；
3、有机溶剂：丙酮；
4、含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液：pH为8.5，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液是将多巴胺加入浓度为0.2mol/L的Tris-盐酸缓冲液中得到，含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，多巴胺的终浓度为1.25mg/mL；
5、由1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺和Mw为10000的PMAA(来源于阿拉丁公司的25087-26-7)溶于水形成的混合溶液，且混合溶液中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的浓度为0.3g/mL，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.1g/mL；PMAA的浓度为1mg/mL；
基于上述原料进行以下步骤：
(A1)将致孔剂和高分子聚合物先后加入有机溶剂中，在持续搅拌4h混合均匀后作为纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维膜；其中，纺丝液中，高分子聚合物的质量百分比为20％，致孔剂的质量百分比为4％；
静电纺丝采用滚筒接收装置，且静电纺丝的工艺参数为：接收距离为12.5cm，滚筒转速为200r/min，纺丝液的推送速度为0.5mL/h，纺丝电压为22.5kV，纺丝时间为12h，温度为28℃，相对湿度为36％；
(A2)将步骤(A1)制得的纳米纤维膜放入含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，在温度为30℃，转速60r/min的恒温摇床中反应12h，取出后洗净，得到聚多巴胺修饰的纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜与含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的质量体积比为1:1.5mg/mL；
(A3)将步骤(A2)中的聚多巴胺修饰的纳米纤维膜置于混合溶液(二者的质量体积比为1:2mg/mL)中，在温度为47℃，转速60r/min的恒温摇床中反应10h，得到装载开关的纤维膜；
装载开关的纤维膜上均匀分布PMAA，且PMAA的接枝量为6.8nmol/cm2，厚度为98.6μm；
(A4)将步骤(A3)中得到的装载开关的纤维膜浸渍在80℃的去离子水中超声(F＝20kHz)清洗10min以去除其中的PEG组分，并采用温度为50℃的烘箱进行烘干，烘干时间为10h，得到由多孔纤维构成的纳米纤维膜，即为柔性纤维药盒；其中，且多孔纤维表面均匀分布着平均直径为49nm的孔洞，纳米纤维膜的孔隙率为50.1％。
实施例a3
一种智能释放药物的柔性纤维药盒的制备方法，先进行原料准备：
1、高分子聚合物：聚乳酸；
2、致孔剂：聚乙二醇(重均分子量Mw＝12000)；
3、有机溶剂：乙酸；
4、含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液：pH为8.5，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液是将多巴胺加入浓度为1.5mol/L的Tris-盐酸缓冲液中得到，含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，多巴胺的终浓度为2.5mg/mL；
5、由1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺和Mw为10000的PMAA(来源于阿拉丁公司的25087-26-7)溶于水形成的混合溶液，且混合溶液中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的浓度为0.5g/mL，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.2g/mL；PMAA的浓度为2mg/mL；
基于上述原料进行以下步骤：
(A1)将致孔剂和高分子聚合物先后加入有机溶剂中，在持续搅拌6h混合均匀后作为纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维膜；其中，纺丝液中，高分子聚合物的质量百分比为10％，致孔剂的质量百分比为5％；
静电纺丝采用滚筒接收装置，且静电纺丝的工艺参数为：接收距离为17cm，滚筒转速为100r/min，纺丝液的推送速度为1mL/h，纺丝电压为14.4kV，纺丝时间为12h，温度为26℃，相对湿度为30％；
(A2)将步骤(A1)制得的纳米纤维膜放入含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，在温度为35℃，转速60r/min的恒温摇床中反应16h，取出后洗净，得到聚多巴胺修饰的纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜与含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的质量体积比为1:2mg/mL；
(A3)将步骤(A2)中的聚多巴胺修饰的纳米纤维膜置于混合溶液(二者的质量体积比为1:2mg/mL)中，在温度为50℃，转速60r/min的恒温摇床中反应8h，得到装载开关的纤维膜；
装载开关的纤维膜上均匀分布PMAA，且PMAA的接枝量为7.3nmol/cm2，厚度为87.4μm；
(A4)将步骤(A3)中得到的装载开关的纤维膜浸渍在80℃的去离子水中超声(F＝20kHz)清洗10min以去除其中的PEG组分，并采用温度为60℃的烘箱进行烘干，烘干时间为10h，得到由多孔纤维构成的纳米纤维膜，即为柔性纤维药盒；其中，且多孔纤维表面均匀分布着平均直径为59nm的孔洞，纳米纤维膜的孔隙率为68.6％。
实施例b1
一种智能释放药物的柔性纤维药盒的应用，包括如下步骤：
(B1)对实施例a1中的柔性纤维药盒进行载药处理：按照质量体积比120mg:72mL，将步骤(A4)中的柔性纤维药盒置于pH值为6的PBS缓冲液中，并加入盐酸环丙沙星一水合物使其浓度为7mg/mL，在超声条件(F＝20kHz，15min)下载药，然后进行低速搅拌10h，将搅拌后的混合液在5000rpm的速度下离心，然后将离心后的纳米纤维膜放入去离子水中漂洗，再进行真空干燥，干燥温度为37℃，干燥时间为12h，得到载药后的柔性纤维药盒，且载药量为70.3％；
(B2)未装载开关的药盒的制备方法为：与柔性纤维药盒的制备方法基本相同，不同之处仅在于将对应实施例a1中的步骤(A1)中得到的纳米纤维膜直接按照步骤(A4)的方法进行清洗并烘干，即可得到未装载开关的由多孔纤维构成的纤维膜。
(B3)将步骤(B2)制得的纤维膜替换步骤(B1)中的柔性纤维药盒进行载药处理，得到载药量为75.2％的纤维膜；
(B4)将上述步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜进行释药测试，如下：
释药测试的过程为：
在伤口愈合的炎性阶段，由于细菌感染，创面环境呈酸性。本发明中的药物释放试验均模拟创面环境，在酸性条件下进行。
(C1)配制pH＝5、5.5、6.0、6.5、7.4的PBS缓冲液备用；
(C2)将真空干燥后的步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜分别裁剪成相同形状，质量控制在200mg，置于烧杯中，加入80mL的PBS缓冲液，封口膜密封后置于37±0.5℃、80rpm的恒温摇床上进行模拟体外释放实验。步骤(B1)中的载药后的柔性纤维药盒作为实验组，步骤(B3)中的纤维膜作为对照组。
在模拟体外释放实验中，分别在4h、5h、6h、24h、48h、72h和168h时取出5mL释放介质，每次取出后同时向烧杯中补充相同体积、相同温度的PBS缓冲液，操作完成后及时放入恒温摇床中继续模拟体外释放。将取出的5mL释放介质稀释合适的倍数后，使用紫外分光光度计测量其在波长为275nm处的吸光度值，再根据标准曲线计算取出的释放介质中盐酸环丙沙星的浓度。依照以下公式计算药物盐酸环丙沙星的累积释放率：
式中，Q为药物累积释放量(％)(即释药量)；Cn为第n个时间点样品浓度(mg·mL-1)；V为释放介质总体积(mL)；Vi为第i个时间点样品体积(mL)；n为取样次数；Ci为第i个时间点样品的浓度(mg·mL-1)；m0为药物膜中药物的质量(mg)。每个取样时间点进行三组平行实验，结果取三组实验数据的平均值。
测试的结果为：
将步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜置于温度为37℃且pH值为7.4的PBS缓冲液下，测试不同时间段内的释药量；测试数据见表1；
表1
| 中性条件下 | 步骤(B1)中的柔性纤维药盒 | 步骤(B3)中的纤维膜 |
| 4h | 10％ | 38％ |
| 6h | 17.03％ | 52.0％ |
| 24h | 19.13％ | 54.9％ |
| 48h | 19.55％ | 56.1％ |
| 72h | 20％ | 59.6％ |
| 168h | 23.33％ | 60.7％ |
从表1中可以看出，开关的存在，有效的减少了药物的突释。
将步骤(B1)中的柔性纤维药盒置于温度为37℃且pH值为6.5和pH值为5.5的PBS缓冲液下，测试4～6小时内的释药量；测试数据见表2；
表2
| pH为7.4 | pH值为6.5 | pH值为5.5 | |
| 4h | 10％ | 18.7％ | 33.5％ |
| 5h | 15％ | 23.1％ | 41.7％ |
| 6h | 17.03％ | 27.3％ | 48.2％ |
从表2中可以看出：该开关能够响应于伤口微酸性的环境，进行药物释放，且酸性越强，药物释放量越多。
实施例b2
一种智能释放药物的柔性纤维药盒的应用，包括如下步骤：
(B1)对实施例a2中的柔性纤维药盒进行载药处理：按照质量体积比100:60mL，将步骤(A4)中的柔性纤维药盒置于pH值为6的PBS缓冲液中，并加入盐酸环丙沙星一水合物并使其浓度为5mg/mL，在超声条件(F＝20kHz，15min)下载药，然后进行低速搅拌10h，将搅拌后的混合液在6000rpm的速度下离心，然后将离心后的纳米纤维膜放入去离子水中漂洗，再进行真空干燥，干燥温度为40℃，干燥时间为24h，得到载药后的柔性纤维药盒，且载药量为61.3％；
(B2)未装载开关的药盒的制备方法为：与柔性纤维药盒的制备方法基本相同，不同之处仅在于将对应实施例a2中的步骤(A1)中得到的纳米纤维膜直接按照步骤(A4)的方法进行清洗并烘干，即可得到未装载开关的由多孔纤维构成的纤维膜。
(B3)将步骤(B2)制得的纤维膜替换步骤(B1)中的柔性纤维药盒进行载药处理，得到载药量为65.4％的纤维膜；
(B4)将上述步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜进行释药测试(与实施例b1中相同)，结果为：
将步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜置于温度为37℃且pH值为7.4的下，测试不同时间段内的释药量；测试数据见表1；
表1
从表1中可以看出，开关的存在，有效的减少了药物的突释。
将步骤(B1)中的柔性纤维药盒置于温度为37℃且pH值为6.0和pH值为5.0的PBS缓冲液下，测试4～6小时内的释药量；测试数据见表2；
表2
| pH为7.4 | pH值为6.0 | pH值为5.0 | |
| 4h | 9.3％ | 18.7％ | 30.6％ |
| 5h | 12.5％ | 23.1％ | 33.2％ |
| 6h | 14.3％ | 26.8％ | 38.3％ |
从表2中可以看出：该开关能够响应于伤口微酸性的环境，进行药物释放，且酸性越强，药物释放量越多。
实施例b3
一种智能释放药物的柔性纤维药盒的应用，包括如下步骤：
(B1)对实施例a3中的柔性纤维药盒进行载药处理：按照质量体积比200mg:80mL，将步骤(A4)中的柔性纤维药盒置于pH值为6的PBS缓冲液中，并加入盐酸环丙沙星一水合物使其浓度为10mg/mL，在超声条件(F＝20kHz，15min)下载药，然后进行低速搅拌10h，将搅拌后的混合液在8000rpm的速度下离心，然后将离心后的纳米纤维膜放入去离子水中漂洗，再进行真空干燥，干燥温度为50℃，干燥时间为24h，得到载药后的柔性纤维药盒且载药量为52.1％；
(B2)未装载开关的药盒的制备方法为：与柔性纤维药盒的制备方法基本相同，不同之处仅在于将对应实施例a3中的步骤(A1)中得到的纳米纤维膜直接按照步骤(A4)的方法进行清洗并烘干，即可得到未装载开关的由多孔纤维构成的纤维膜。
(B3)将步骤(B2)制得的纤维膜替换步骤(B1)中的柔性纤维药盒进行载药处理，得到载药量为56.4％的纤维膜；
(B4)将上述步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜进行释药测试(与实施例b1相同)，结果为：
将步骤(B1)中的柔性纤维药盒和步骤(B3)中的纤维膜置于温度为37℃且pH值为7.4的PBS缓冲液下，测试不同时间段内的释药量；测试数据见表1；
表1
从表1中可以看出，开关的存在，有效的减少了药物的突释。
将步骤(B1)中的柔性纤维药盒置于温度为37℃且pH值为6.5和pH值为5.5的PBS缓冲液下，测试4～6小时内的释药量；测试数据见表2；
表2
| pH约为7.4 | pH值为6.5 | pH值为5.5 | |
| 4h | 7.1％ | 14.7％ | 23.2％ |
| 5h | 7.6％ | 15.1％ | 26.5％ |
| 6h | 8.09％ | 19.3％ | 28.3％ |
从表2中可以看出：该开关能够响应于伤口微酸性的环境，进行药物释放，且酸性越强，药物释放量越多。
Claims (8)
1.一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征是：柔性纤维药盒为多孔纤维构成的纳米纤维膜，且多孔纤维表面均匀分布着平均直径为30~100nm的孔洞，所述孔洞的洞口处化学接枝Mw为8000~12000的PMAA；
采用将所述柔性纤维药盒进行载药处理的过程为：按照一定的质量体积比将柔性纤维药盒置于1＜pH值≤6.5的缓冲液中，并加入盐酸环丙沙星一水合物或者多肽类的药物，混合后离心，然后将离心后的纳米纤维膜放入去离子水中漂洗，得到载药后的柔性纤维药盒；
将载药后的柔性纤维药盒进行释药测试，结果为：在pH为7.0~7.4的中性环境下，载药后的柔性纤维药盒不会突释，且药物释放量随着释药环境的pH值逐步降低而增加；
所述柔性纤维药盒的制备包括如下步骤：
（A1）将致孔剂和高分子聚合物先后加入有机溶剂中，混合均匀后作为纺丝液进行静电纺丝，制得纳米纤维膜；
高分子聚合物为聚丙烯腈、聚己内酯和聚乳酸中的一种以上；聚丙烯腈的重均分子量为8000~150000；致孔剂为聚乙二醇，重均分子量Mw为8000~12000；
（A2）将步骤（A1）制得的纳米纤维膜放入含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中进行改性处理，得到聚多巴胺修饰的纳米纤维膜；
（A3）将步骤（A2）中的聚多巴胺修饰的纳米纤维膜置于混合溶液中进行反应，得到装载开关的纤维膜；
混合溶液为1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺和PMAA形成的混合溶液；
（A4）将步骤（A3）中得到的装载开关的纤维膜进行清洗去除致孔剂并烘干，得到由多孔纤维构成的纳米纤维膜，即为柔性纤维药盒。
2.根据权利要求1所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，纳米纤维膜的孔隙率为10~81%，厚度为80~180μm，纳米纤维膜上均匀接枝的PMAA的接枝量为6.8~9.6nmol/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，步骤（A1）中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、THF、CHCl3、乙酸、甲苯或者二氯甲烷。
4.根据权利要求1所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，步骤（A1）中，纺丝液中，高分子聚合物的质量百分比为1~30%，致孔剂的质量百分比为0.1~8%；
静电纺丝采用滚筒接收装置，且静电纺丝的工艺参数为：接收距离为7~25cm，滚筒转速为100~600r/min，纺丝液的推送速度为0.05~2mL/h，纺丝电压为6~30kV，纺丝时间为1~24h，温度为20~40℃，相对湿度为25~45%。
5.根据权利要求1所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，步骤（A2）中，含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的pH值为7.5~9，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液是将多巴胺加入浓度为0.1~2mol/L的Tris-盐酸缓冲液中得到，且含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液中，多巴胺的浓度为1~3mg/mL；
纳米纤维膜与含有多巴胺的Tris-盐酸缓冲液的质量体积比为1:1~1:2.5mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，步骤（A3）中，混合溶液中1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺的浓度为0.01~2g/mL，N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.01~2g/mL；PMAA的浓度为0.1~2mg/mL，余量为水；聚多巴胺修饰的纳米纤维膜与混合溶液的质量体积比为1:1~1:3mg/mL。
7.根据权利要求1所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，载药后的柔性纤维药盒的具体制备过程为：按照质量体积比100~200mg:62~80mL，将柔性纤维药盒置于1＜pH值≤6.5的缓冲液中，并加入盐酸环丙沙星一水合物或者多肽类的药物并使其浓度为5~12mg/mL，在超声条件下载药，然后进行搅拌，将搅拌后的混合液在4000~9000rpm的速度下离心，进行真空干燥，得到载药后的柔性纤维药盒。
8.根据权利要求7所述的一种智能释放药物的柔性纤维药盒，其特征在于，当装载的药物为盐酸环丙沙星一水合物，且其浓度为5~12mg/mL时，载药量为52.1%~80%；当装载药物为多肽类的药物，且其浓度为7~12mg/mL时，载药量为40.5%~65%。
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