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简论药物用于药物输送静电纺纳米管/聚乳酸—羟基乙酸复合纳米纤维制备、表征、缓释行为与药物生物活性评价

收藏本文 2024-01-31 点赞:29981 浏览:119388 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:静电纺丝技术是一种简单、有效的制备超细纤维的策略。通常情况下,静电纺可生物降解和生物相容性的高聚物纳米纤维支架具有纤维尺寸可控、极大的比表面积、高孔隙率和三维网状结构等特点,能够以生物功能和结构方面很好地模拟天然细胞外基质,可以为细胞的粘附和生长提供良好的体外环境,以而为细胞-支架三维网络组织的构建提供了很好的条件。静电纺纳米纤维不仅可以用于组织工程支架,同时也是一种良好的药物载体。本论文旨在开发一种能够运用于组织工程和药剂科学的静电纺纳米纤维支架材料。针对传统的聚合物纳米纤维机械强度低,常见的纳米颗粒、脂质体、胶束等药物剂型以及某些静电纺纳米纤维载药剂型有着突释现象,以及纳米管载药系统非器件化等不足,首次提出了用纳米管载药后与静电纺丝技术相结合的策略,制备了静电纺纳米管/高聚物双载体纳米纤维药物缓释系统,可以很好地解决这几方面的不足。本论文主要以可生物降解和生物相容性的高聚物聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)为静电纺纤维基质,埃洛石纳米管(HNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为药物载体,抗生素类药物盐酸四环素(TCH)和抗肿瘤药物盐酸阿霉素(DOX)为两种模型药。首先用HNTs和CNTs分别负载TCH和DOX,然后通过静电纺丝的策略将载药纳米管TCH/HNTs、 DOX/CNTs与PLGA溶液混合,制备静电纺TCH/HNTs/PLGA及DOX/CNTs/PLGA双载体纳米纤维载药系统。对于静电纺TCH/HNTs/PLGA载药系统的探讨,我们首先制备了静电纺PLGA纤维、HNTs/PLGA复合纳米纤维,浅析探讨了HNTs的加入对PLGA纤维的形貌、直径、孔隙率、机械性能、热学性能、内部结构的影响。结果表明,HNTs可以成功地负载到PLGA纤维的内部,HNTs的加入对纤维的形貌、纤维毡的孔隙率及PLGA的内部结构没有显著的影响。而纤维直径随HNTs含量的增加而增加。另外,少量HNTs(1%~3%)的加入使纤维的机械性能大大提升,并且PLGA的热稳定性也因HNTs的增加而有少量增加。由此,静电纺HNTs/PLGA复合纳米纤维支架具备的较细的纤维直径、高孔隙率、增强的机械性能,为构建组织工程支架奠定了很好的基础。构建一个纳米纤维组织工程材料,评价材料的生物相容性是非常关键的一步。我们通过MTT法和SEM法检验了L929小鼠成纤维细胞在静电纺PLGA及HNTs/PLGA纳米纤维支架上粘附、增殖的情况以及细胞生长的形貌,以而评价材料的体外生物相容性。另外,通过模拟细胞培养的历程,探讨了掺杂HNTs的静电纺PLGA支架对蛋白的吸附情况。结果表明,静电纺PLGA和HNTs/PLGA纳米纤维支架具有良好的体外生物相容性。L929小鼠成纤维细胞在PLGA基静电纺纤维支架上体现出与在ECM中相似的显型形状。另外,HNTs/PLGA纤维支架比PLGA有更好的吸附蛋白的能力,以而有利于细胞的粘附和增殖。综合静电纺HNTs/PLGA复合纳米纤维增强的机械性能,良好的生物相容性,该三维多孔纤维支架材料将会在组织工程和药剂科学方面具有很好的运用前景。MTT比色法是一种评价材料生物相容性常用的策略。但有时会出现生物相容性良好的材料MTT甲躜OD值较低的现象,针对这一不足我们提出了MTT法表征静电纺PLGA基纤维支架材料的生物相容性时可能有着伪阴性偏差的检测设。我们通过静电纺PLGA基支架材料吸附MTT甲臜染料的实验证实了这一检测设,并对MTT材料生物相容性实验数据进行了校正。结果表明,PLGA基纤维支架有着很显著的吸附甲臜的能力,HNTs/PLGA及CNTs/PLGA复合纤维比PLGA纤维能更好地推动细胞的粘附、增殖。该实验结果可能对多种多孔支架材料的其它比色法实验也有一定的参考价值。在静电纺HNTs/PLGA纤维的基本性能表征的基础上,我们制备了静电纺TCH/HNTs/PLGA双载体复合纳米纤维毡,探讨了该载药纤维的形貌、直径、机械性能、体外生物相容性、药物释放行为以及药物的抑菌活性。结果表明,TCH/HNTs/PLGA复合载药纤维仍可以保持增强的机械性能,对L929小鼠成纤维细胞仍然具有良好的体外生物相容性。TCH/HNTs载药粉末和TCH/PLGA混纺载药纳米纤维都有着显著的初始突释现象。而TCH/HNTs/PLGA双载体纳米纤维载药系统具有很好的持续释放效果,可以很好地延缓TCH/HNTs粉末载药系统的药物释放。并且,TCH/HNTs/PLGA载药纤维毡对金葡萄球菌(S. aureus)有很好的抑菌活性。由此,该载药纤维毡在伤口包覆、术后防粘连防感染方面有很好的运用价值。不仅可以用于药物缓释,同时又可以作为功能型组织工程支架。静电纺DOX/CNTs/PLGA纳米纤维载药系统是一种抗肿瘤药物剂型。我们探讨了静电纺CNTs/PLGA纤维及DOX/CNTs/PLGA载药纤维的形貌、机械性能、内部结构等。另外,探讨了DOX/CNTs/PLGA载药纤维的缓释行为及药物抗肿瘤活性等。结果表明,静电纺DOX(1,2%)/CNTs/PLGA纤维与CNTs/PLGA一样可以增强PLGA纤维的机械性能。缓释实验表明,DOX/CNTs/PLGA载药纳米纤维具有良好的持续释放效果,不仅可以延缓DOX/CNTs粉末载药系统的药物释放,同时又实现了DOX/CNTs载药系统的器件化。静电纺DOX/CNTs/PLGA及DOX/PLGA载药纤维释放的药物具有良好的抗肿瘤活性。总之,静电纺DOX/CNTs/PLGA复合纳米纤维抗肿瘤载药系统在药物控释领域具有巨大的运用潜质。关键词:聚乳酸-羟基乙酸论文埃洛石纳米管论文碳纳米管论文静电纺纳米纤维论文生物相容性论文载药系统论文药物缓释论文药物活性论文

    摘要4-8

    ABSTRACT8-17

    第一章 绪论17-43

    1.1 探讨背景和作用17-18

    1.2 药物控释系统18-19

    1.2.1 高分子药物载体18-19

    1.2.2 高分子药物剂型的种类19

    1.3 组织工程概述19-22

    1.3.1 构建组织工程支架的条件20

    1.3.2 构建组织工程支架的策略20-22

    1.3.2.1 静电纺丝法21

    1.3.2.2 相分离法21-22

    1.3.2.3 自组装法22

    1.4 静电纺丝技术概述22-32

    1.4.1 静电纺丝技术的探讨进展和近况22-24

    1.4.2 静电纺丝技术的工艺原理24-25

    1.4.3 影响静电纺丝的参数25-28

    1.4.3.1 聚合物流体特性25-27

    1.4.3.2 纺丝工艺参数27-28

    1.4.3.3 环境的影响28

    1.4.4 静电纺丝纤维的运用28-32

    1.4.4.1 组织工程支架29-30

    1.4.4.2 药物缓释30

    1.4.4.3 过滤材料和防护服30-31

    1.4.4.4 纳米传感器31

    1.4.4.5 酶的固定化31

    1.4.4.6 催化剂负载31-32

    1.5 静电纺纤维与药物控释32-40

    1.5.1 静电纺纳米纤维载药的进展和近况32

    1.5.2 负载药物的种类32-34

    1.5.2.1 抗生素类药物32-33

    1.5.2.2 抗癌类药物33

    1.5.2.3 生物活性因子和蛋白质33-34

    1.5.2.4 基因34

    1.5.3 静电纺纳米纤维载药的策略34-38

    1.5.3.1 几种载药策略的原理34-36

    1.5.3.2 几种载药方式的主要运用36-38

    1.5.4 影响制约释药的因素38-39

    1.5.5 缓释、控释的机理39-40

    1.6 本论文的探讨目标、内容及革新性40-43

    1.6.1 探讨目标40-41

    1.6.2 探讨内容41-42

    1.6.3 革新性42-43

    第二章 静电纺HNTs/PLGA复合纳米纤维毡的制备与表征43-56

    2.1 引言43-44

    2.2 实验部分44-48

    2.2.1 实验材料与试剂45

    2.2.2 实验设备45

    2.2.3 静电纺丝溶液的配制45

    2.2.4 静电纺纳米纤维的制备与优化45-46

    2.2.5 HNTs的性能表征46

    2.2.5.1 形态表征46

    2.2.5.2 表面电势46

    2.2.6 静电纺纳米纤维的性能表征46-48

    2.2.6.1 形态表征46-47

    2.2.6.2 孔隙率和力学性能47

    2.2.6.3 热学性能表征47-48

    2.2.6.4 红外表征48

    2.3 结果与讨论48-55

    2.3.1 HNTs的性能表征48-49

    2.3.1.1 形态表征48

    2.3.1.2 表面电势48-49

    2.3.2 静电纺纤维的性能表征49-55

    2.3.2.1 溶液浓度对PLGA纤维形态的影响49-50

    2.3.2.2 复合纳米纤维的形态表征50-51

    2.3.2.3 复合纳米纤维毡的孔隙率51-52

    2.3.2.4 复合纳米纤维毡的力学性能52-53

    2.3.2.5 复合纳米纤维的热学性能53-54

    2.3.2.6 复合纳米纤维的红外表征54-55

    2.4 本章小结55-56

    第三章 静电纺HNTs/PLGA复合纳米纤维的生物相容性检测56-67

    3.1 引言56-57

    3.2 实验部分57-61

    3.2.1 实验材料与试剂57

    3.2.2 实验设备57-58

    3.2.3 静电纺纳米纤维的制备58

    3.2.4 生物相容性检测58-60

    3.2.4.1 实验前期准备58

    3.2.4.2 细胞复苏58-59

    3.2.4.3 材料处理59

    3.2.4.4 细胞种植59-60

    3.2.4.5 MTT实验60

    3.2.4.6 细胞微观形貌观察60

    3.2.5 静电纺纤维的蛋白吸附实验60-61

    3.3 结果与讨论61-66

    3.3.1 体外生物相容性评价61-64

    3.3.1.1 细胞粘附实验61-62

    3.3.1.2 细胞增殖实验62-64

    3.3.2 掺杂HNTs的PLGA纤维对蛋白的吸附行为64-66

    3.4 本章小结66-67

    第四章 MTT比色法实验中伪阴性偏差的探讨67-76

    4.1 引言67

    4.2 实验部分67-70

    4.2.1 实验材料及试剂68

    4.2.2 实验设备68-69

    4.2.3 样品的制备69

    4.2.4 MTT比色法实验69

    4.2.5 MTT甲臜浓度标准曲线的建立69

    4.2.6 MTT甲臜吸附实验69-70

    4.2.7 细胞增殖OD值的校正70

    4.3 结果与讨论70-75

    4.3.1 MTT比色法实验70

    4.3.2 静电纺纤维支架对MTT甲臜的吸附70-73

    4.3.2.1 MTT甲臜浓度-吸光值标准曲线的建立70-71

    4.3.2.2 时间对甲臜吸附的影响71-72

    4.3.2.3 浓度对甲臜吸附的影响72-73

    4.3.3 MTT实验结果的校正73-75

    4.4 本章小结75-76

    第五章 静电纺HNTs/PLGA复合载药系统的制备、缓释及抑菌效果评价76-96

    5.1 引言76-77

    5.2 实验部分77-83

    5.2.1 实验材料与试剂77-78

    5.2.2 实验设备78

    5.2.3 TCH/HNTs载药粉木的制备78-80

    5.2.3.1 制备与效率优化78-79

    5.2.3.2 TCH在水中和PBS中浓度-吸光值标准曲线的建立79-80

    5.2.3.3 TCH上载效率和封装率的计算80

    5.2.4 静电纺HNTs/PLGA载药系统的制备与表征80-81

    5.2.4.1 纺丝液的配制和载药系统的制备80-81

    5.2.4.2 形态表征81

    5.2.4.3 力学性能测试81

    5.2.4.4 生物相容性评价81

    5.2.5 体外药物释放81-82

    5.2.6 抑菌性能测试82-83

    5.2.6.1 培养基的配制82

    5.2.6.2 细菌活化82

    5.2.6.3 体外动态抑菌性检测82-83

    5.2.6.4 体外静态抑菌性检测83

    5.2.6.5 数据浅析83

    5.3 结果与讨论83-95

    5.3.1 TCH/HNTs载药效率浅析83-85

    5.3.1.1 TCH的浓度-吸光值标准曲线83-84

    5.3.1.2 浓度比对载药效率的影响84-85

    5.3.2 载药纳米纤维的性能表征85-90

    5.3.2.1 形态表征85-86

    5.3.2.2 力学性能表征86-88

    5.3.2.3 红外浅析88

    5.3.2.4 体外生物相容性88-90

    5.3.3 药物释放动力学浅析90-92

    5.3.4 体外抑菌性能测试92-95

    5.3.4.1 体外动态抑菌实验92-94

    5.3.4.2 体外静态抑菌实验94-95

    5.4 本章小结95-96

    第六章 静电纺CNTs/PLGA复合载药系统的制备、缓释及药物抗肿瘤活性评价96-115

    6.1 引言96-97

    6.2 实验部分97-102

    6.2.1 实验材料与试剂97-98

    6.2.2 实验设备98

    6.2.3 DOX/CNTs的制备与参数优化98-99

    6.2.3.1 DOX在不同缓冲液中浓度-吸光值标准曲线的建立98

    6.2.3.2 DOX/CNTs的制备与参数优化98-99

    6.2.3.3 上载效率和封装率的计算99

    6.2.4 静电纺CNTs/PLGA纤维支架的制备与表征99-100

    6.2.4.1 纤维的制备99

    6.2.4.2 形态表征99

    6.2.4.3 体外生物相容性评价99-100

    6.2.5 静电纺DOX/CNTs/PLGA载药系统的制备与表征100

    6.2.5.1 纺丝液的配制和载药系统的制备100

    6.2.5.2 载药纤维的形态表征100

    6.2.5.3 力学性能测试100

    6.2.6 载药系统体外药物释放100-101

    6.2.7 载药系统的体外抗肿瘤活性评价101-102

    6.2.7.1 细胞培养101

    6.2.7.2 材料处理101-102

    6.2.7.3 细胞种植及形貌观察102

    6.3 结果与讨论102-114

    6.3.1 静电纺CNTs/PLGA的性能表征102-104

    6.3.1.1 形态表征102-103

    6.3.1.2 体外生物相容性测试103-104

    6.3.2 DOX/CNTs的制备及结合机理浅析104-107

    6.3.2.1 DOX的浓度-吸光值标准曲线104-105

    6.3.2.2 DOX与CNTs的结合机理105-106

    6.3.2.3 上载效率对pH值的依赖性106-107

    6.3.3 DOX/CNTs/PLGA载药系统的性能表征107-110

    6.3.3.1 形态表征107-108

    6.3.3.2 力学性能表征108-110

    6.3.3.3 红外表征110

    6.3.4 载药系统药物释放动力学浅析110-112

    6.3.5 载药系统抗肿瘤效果评价112-114

    6.4 本章小结114-115

    第七章 结论与展望115-117

    7.1 本论文的主要结论115-116

    7.2 展望116-117

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