CN1739491A - 一种纳米纤维缓释体系及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物医学材料技术领域，具体是一种抗炎症药物及生长因子缓释体系及其制备方法和应用，该法制备的纳米纤维载药薄膜可用于术后防粘连抗炎症以及皮肤组织工程支架。作为术后防粘连薄膜，该产品具有生物可降解及较好的生物相容性，并通过抗炎症药物的控制释放，防止手术后炎症反应；同时，可将药物与生长因子控释相结合，用于皮肤组织工程，在预防病损部位炎症反应的同时，释放生长因子促进皮肤细胞的再生愈合。该法制备纳米纤维载药薄膜，工艺简单，可控性好，在术后防粘连抗炎症及皮肤组织工程领域有广阔的应用前景。

Description

一种纳米纤维缓释体系及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种用于术后防粘连或者皮肤组织修复的药物及生长因子缓释体系及其制备方法和应用。

背景技术

高分子材料及其复合物已在现代医学中广泛应用，而生物可降解吸收的聚合物是目前较理想的生物医用高分子材料之一。电纺丝是一种可简便高效地制备纳米纤维的新技术，其通过向聚合物溶液或溶体施加高电场产生喷射流，射流被拉伸的同时溶剂挥发，形成直径在3-5000nm的纤维。电纺丝纤维在功能材料领域特别是生物医用领域已取得了很多应用，如组织工程支架、伤口敷科、手术隔离膜等。而在药物缓释领域，电纺丝技术也有着潜在的应用前景。

术后粘连是有手术史以来国内外尚未解决的重要课题之一，全国每年有近千万的各种类型的手术病例，而几乎所有的手术都涉及组织之间的防粘连和局部抗炎症问题。目前在临床上使用的透明脂酸纳和几丁质胶存在纯度不高，防粘连效果差，无局部抗炎症作用等，应用面很狭窄。过去在预防术后粘连的研究中，仅限于腹腔手术防粘连性肠梗阻，曾经用腹腔内置硅油，中分子右旋糖酐和链激酶等方法，但均无明显效果。同时，由于术后炎症可引发多种并发症，因此在防粘连的同时预防炎症反应的发生也是防粘连的一个重要技术指标。

人体皮肤组织修复需要具有高度更新再生的能力，周围健康组织中具有活性的非成熟细胞可沿着支架形成新的组织，加入生长因子可极大的促进新皮肤组织的再生。已有报道表明，碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)具有极强的生物学活性，能促进创面毛细血管新生，改善微循环和组织的营养状态，同时能有效地刺激成纤维细胞和成肌细胞的分裂和增殖，提高创面的抗感染能力，对修复皮肤创伤有明显的促进作用^[10]，在组织工程技术中显示了极大的应用价值。Park等在双层胶原-透明质酸人工皮肤替代物中加入妥布霉素及碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)或血小板衍生生长因子(PDGF)时，可以明显增强创面愈合^[11]。但由于生长因子一般在有水存在及室温环境下很容易失去生物活性，因此直接使用生长因子时常会由于体内的环境而失活，达不到所期望的生物效应。因此，如何在身体环境下保持并尽可能延长生长因子的生物活性，是使生长因子能真正在临床发挥作用的关键。

Shakespare^[12]指出，在一些经过保守治疗能自愈的创面上使用组织工程皮肤并无多大意义，重点应在全层皮肤缺损的治疗，而目前用于这些创面更多的是引起炎症反应。为解决感染问题，目前已有科研组在组织工程皮肤中加入抗生素并使用缓释技术。如Matsuda^[13]等在类似Integra人工皮的硅胶层中用含抗生素的聚乳酸微囊，使其能持续地释放抗生素。

因此将生长因子和抗炎症药物同时引入皮肤组织工程支架中，利用生物可降解聚合物材料负载抗炎症药物及生长因子，在病损部位持续释放药物和生长因子，在局部抗炎症的同时，诱导细胞分化。

国内发明专利“一种用于组织修复生长因子缓释体系的制备方法”(公开号：CN1584143A)中公开了一种用静电纺丝法制备生物可降解高分子缓释生长因子体系的方法；国内发明专利“一种术后防粘连膜用新材料的合成用应用”(公开号：CN1436801A)公开了一种通过溶液聚合法准备PDLGA共聚物术后防粘连膜的制备方法。CHU BENJAMIN在专利“Biodegradable and/or bioabsorbable fibrous articles and methods for using the articlesfor medical applications”(WO02092339)中提供了静电纺丝法制备手术防粘膜以及术后药物缓释膜的方法。

本发明通过静电纺丝的方法，将抗炎症药物、生长因子与可降解高分子材料复合，使纳米纤维薄膜不断降解，将药物释放，防止伤口部位的炎症反应，并通过释放生长因子诱导病损部位细胞再生。

发明内容

本发明的目的是提供一种载有抗炎症药物及生长因子的纳米纤维缓释体系及其制备方法和应用。该方法工艺简单、操作方便；利用该方法，不但可制成载有抗炎症药物的术后防粘连膜，植入体内防止术后粘连引起并发症，更可直接作为药物及生长因子缓释性组织工程支架，在组织工程皮肤中加入抗生素并使用缓释技术，使组织工程支架功能化。

本发明提出的载有抗炎症药物及生长因子纳米纤维缓释体系，是一种薄膜产品，纳米纤维的直径为50-800nm，分布均匀，其组成成份按质量配比如下：

生物可降解聚合物100份

抗炎症药物      0.01-10份

生长因子         0-1份，优选0.001-1份。

上述纳米纤维缓释体系的制备采用静电纺丝法，具体步骤如下：

(1)配制纺丝溶液，将可降解聚合物、抗炎症药物与生长因子按上述质量配比，溶于相应溶剂中，得到纺丝溶液，其中，生物可降解聚合物的溶液浓度为0.05-0.3g/mL；

(2)静电纺丝，控制纺丝溶液的流速为1～15ml/h，电压为10-30KV，得到载有抗炎症药物和生长因子的纳米纤维薄膜。

本发明中，所述的生物可降解聚合物材料包括：聚丙交酯(PLA)，聚乙交酯(PGA)，聚己内酯(PCL)，乙交酯和丙交酯的共聚物(PLGA)，丙交酯和聚乙二醇的共聚物(PLA-PEG)；聚羟基丁酸酯，聚羟基戊酸酯和聚羟基己酸酯；胶原，明胶；聚乙烯醇；壳聚糖及其衍生物；可降解聚氨酯类；聚碳酸酯；或上述材料几种的共混物。

本发明中，所使用的药物为各种抗炎症药物，如美福仙、两亲酶素、新霉素、莫匹罗星或多粘菌素B，或者为抗真菌药(制霉菌素，如诺氟沙星或环丙沙星等)。

本发明中，所使用的生长因子主要是表皮生长因子(EGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等之一种。

本发明中，所使用的溶剂为：二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮之一种或几种的混合物。

本发明提供的纳米纤维薄膜可用作术后防粘连膜，植入体内防止手术后粘连引起并发症，同时具有抗炎症反应的作用；

该纳米纤维薄膜也可用于皮肤组织工程，例如直接作为组织工程支架，使组织工程支架功能化。在组织修复过程中，抗炎症的同时释放生长因子，诱导组织细胞的分化。

本发明所提供的方法与现有技术相比，具有以下有点及突出性效果：该方法操作简单，工序简便，可使纳米纤维薄膜在防止术后粘连的同时起到抗炎症的作用，由于药物加入到可降解的聚合物溶液中进行电纺丝得到的纳米纤维具有高比表面积，载药量和释放速率可调节的范围大，且随着聚合物材料的降解，纤维表面的孔隙增大，释药速率可得到提高。另外作为皮肤组织工程支架，将药物和生长因子相结合，一方面可通过药物防止受损部位的炎症反应，同时可利用释放的生长因子诱导组织细胞的繁殖和分化。

附图说明

图1：纳米纤维药物缓释薄膜的SEM图。

图2：不同聚合物纳米纤维薄膜的药物释放曲线。

具体实施方式

(1)将质量比一定的生物可降解聚合物和药物及(或)生长因子溶于适当的溶剂中，配成一定浓度的电纺丝溶液；

(2)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维薄膜产品；

(3)将得到的纳米纤维薄膜用于术后组织防粘连膜或者皮肤组织工程支架。

下面通过实施例可进一步说明和解释本发明。

实施例1：

1)将质量比为100∶1的PLGA和美福仙溶于DMF/THF(1/1)的混合溶剂中，配成电纺丝溶液，PLGA的浓度为0.1g/mL；

2)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为15KV，纺丝溶液流速为5ml/h，得到纤维直径为80-800nm的纳米纤维薄膜产品；

3)将得到的纳米纤维薄膜用于术后组织防粘连，可以防止局部组织粘连引起的炎症及并发症。

实施例2：

1)将质量比为100∶1的PLLA和美福仙溶于DMF/二氯甲烷(1/1.5)的混合溶剂中，配成电纺丝溶液，其中PLLA的浓度为0.1g/mL；

2)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为30KV，纺丝溶液流速为15ml/h，得到直径为100-1000nm的纳米纤维薄膜产品；

3)将得到的纳米纤维薄膜用于术后组织防粘连，可以防止局部组织粘连引起的炎症及并发症。

实施例3：

1)将质量比为50∶1的PLA-PEG和美福仙溶于丙酮溶液中，配成电纺丝溶液，其中PLA-PEG的浓度为0.2g/mL。

2)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为10KV，纺丝溶液流速为1ml/h，得到直径为100-800nm的纳米纤维薄膜产品；

3)将得到的纳米纤维薄膜用于术后组织防粘连，以防止局部组织粘连引起的炎症及并发症。

实施例4：

1)将质量比为50∶1的PLA-PEG和美福仙溶于丙酮溶液中，配成电纺丝溶液，其中，PLA-PEG浓度为0.2g/mL。

2)给上述溶液1)中加入表皮生长因子(EGF)，表皮生长因子的浓度为0.01g/mL；

3)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为20KV，纺丝溶液流速为10ml/h，得到直径为100-800nm的纳米纤维薄膜产品；

4)得到的纳米纤维薄膜可用于皮肤组织工程支架。

实施例5：

1)将质量比为100∶1的PLLA和美福仙溶于DMF/二氯甲烷(1/15)的混合溶剂中，配成电纺丝溶液，其中PLLA的浓度为0.1g/mL；

2)给上述溶液1)中加入表皮生长因子(EGF)；表皮生长因子的浓度为0.02g/mL；

3)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为20KV，纺丝溶液流速为12ml/h，得到直径为90-800nm的纳米纤维薄膜产品；

4)得到的纳米纤维薄膜可用于皮肤组织工程支架；

实施例6：

1)将质量比为100∶1的PLGA和美福仙溶于DMF/THF(1/1)的混合溶剂中，配成电纺丝溶液，其中PLGA的浓度为0.1g/mL。

2)给上述溶液1)中加入表皮生长因子(EGF)，表皮生长因子的浓度为0.01g/mL；

3)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为30KV，纺丝溶液流速为10ml/h，得到直径为80-500nm的纳米纤维薄膜产品；

4)得到的纳米纤维薄膜可用于皮肤组织工程支架。

实施例8：

1)将质量比为100∶1的胶原和制霉菌素溶于DMF/THF(1/1)的混合溶剂中，配成电纺丝溶液，其中胶原的浓度为0.1g/mL。

2)给上述溶液1)中分别加入0.002g/mL的表皮生长因子(EGF)，血管内皮细胞生长因子(VEGF)，碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，EGF、VEGF、bFGF的浓度分别为0.002g/mL；

3)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为10KV，纺丝溶液流速为10ml/h，得到直径为80-500nm的纳米纤维薄膜产品；

4)得到的纳米纤维薄膜可用于皮肤组织工程支架；

实施例9：

1)将质量比为100∶1的壳聚糖和多粘菌素B溶于DMF/THF(1/1)的混合溶剂中，配成电纺丝溶液，壳聚糖和多粘菌素B的浓度为0.1g/mL；

2)给上述溶液1)中分别加入0.002g/mL的表皮生长因子(EGF)，血管内皮细胞生长因子(VEGF)，碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，EGF、VEGF、bFGF的浓度分别为0.002g/mL；

3)将所配得的电纺丝溶液进行静电纺丝，控制电压为30KV，纺丝溶液流速为15ml/h，得到直径为80-500nm的纳米纤维薄膜产品；

4)得到的纳米纤维薄膜可用于皮肤组织工程支架。

Claims (5)

1、一种纳米纤维缓释体系，为薄膜，其特征在于纳米纤维的直径为50-800nm，分布均匀，其组成成份按质量配比如下：

生物可降解聚合物        100份

抗炎症药物              0.01-10份

生长因子                0-1份。

2、一种如权利要求1所述的纳米纤维缓释体系的制备方法，其特征在于采用静纺丝法，具体步骤如下：

(1)配制纺丝溶液，将生物可降解聚合物、抗炎症药物与生长因子按所述质量配比，溶于相应溶剂中，得到纺丝溶液，其中，生物可降解聚合物的溶液浓度为0.05-0.3g/mL；

(2)静电纺丝，控制纺丝溶液的流速为1～15ml/h，电压为10-30KV，得到载有抗炎症药物和生长因子的纳米纤维薄膜。

3、根据权利要求1所述的纳米纤维缓释体系，其特征在于所述的生物可降解聚合物材料包括：聚丙交酯，聚乙交酯，聚己内酯，乙交酯和丙交酯的共聚物，丙交酯和聚乙二醇的共聚物；聚羟基丁酸酯，聚羟基戊酸酯和聚羟基己酸酯；胶原，明胶；聚乙烯醇；壳聚糖及其衍生物；可降解聚氨酯类；聚碳酸酯；或上述材料几种的共混物。

4、根据权利要求1所述的纳米纤维缓释体系，其特征在于所述的抗炎症药物为美福仙、两亲酶素、新霉素、莫匹罗星或多粘菌素B。

5、根据权利要求1所述的纳米纤维缓释体系，其特征在于所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮之一种或几种的混合物。

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