第12卷第1期 2012年2月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
用AFM研究静电纺丝负载药物的缓释机制
徐芃"，李伟"，周华从"2，刘会洲
Vol.12 No.1 Feh.2012
(1.中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程实龄室，北京100190：2.中国科学院研究生院，北京100049：3.首都师范人学化学系，北京100048)
摘要：研究了壳案糖(CS)-聚环氧乙烯(PEO)和聚乳酸(PLA)-CS载药电纺纤维的牛血清蛋白(BSA)释放行为.利用原子力显微镜(AFM)规察了纤维在模拟体液中的分解与溶胀行为.CS-PEO纤维在模拟体液中分解10h时BSA总释放量高达96%，1d后纤维结构基本分解完全，在缓冲液中没泡120min后纤维直径由没泡10min时的0.727μm增大到1.43 μm，纤维表面发生明显分解.CS-PEO和PLA-CS纤维具有不同的药物释放机制，CS-PEO载药纤维的药物释放主要是纤维结构快速分解，BSA扩散作用相对较需：而后者在落减中没有明显分解，没泡30d后纤维直径从没泡1d时
的1.9μm增至2.8μm，BSA释放量不到总量的50%，其药物释放机制可能主要依幕BSA的扩散关键调：原子力显微镜：静电纺丝：药物缓释：牛血清蛋白
中图分类号：TS157 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2012)01-0119-06
纤维干燥后变脆易断裂等，因此，该方法不适于对纤维
近年来，静电纺丝作为一种高效制备纳米纤维的技术广受关注该法所制纳米纤维膜具有高比表面积和透气性，且可模拟细胞外基质(Extra-cellularMatrix， ECM)1.2]，在生物医药领域的应用和研究颇多，目前静电纺丝技术主要用于制备药物缓释材料、人工数料、人工器官和支架。静电纺丝法主要以天然或人工聚合物为纺织材料"],如聚乳酸[Poly(L-lacticacid),PLA]3-6]、聚氨酯(Polyurethane,PU)[)]，聚苯乙烯(Polystyrene,PS)/8.9] 聚已内酯[Poly(-caprolactone),PCL]10-15]、胶原蛋白(16-20] 和壳聚糖(Chitosan,CS)l1521-24]，可负载抗生素类药物[2526]、抗瘤药物[4,27]、蛋白质(28-301和核酸15.31]为减少二次手术给患者带来的疼痛和术后炎症]，药物缓释材料通常选择人体可降解的聚合物。
虽然国内外已成功制备了多种静电纺丝药物载体，但负载药物释放机制的研究依然不透彻，且静电纺丝在人体中的分解速率和药物缓释速率很难控制，因而阻碍了其临床应用，这主要是因为药物释放过程是药物扩散与纤维降解共同作用的过程[3233]，很难针对特定的药物设计缓释模型。目前大都通过比较药物缓释曲线和载药纤维降解的SEM照片分析药物缓释的机制，但此方法只能反映宏观的药物释放和纤维分解过程：其次，载药纤维通常不导电，用电镜观测载药纤维不仅制样复余，且只能在真空中测样，不能给出三维信息、并损伤膜表面的生物类药物分子；同时，对于载药纤维，SEM观测前薄膜在干煤过程中会严重影制其结构，不能真实表征纤薄膜在溶液中的状态，如CS-PEO[Poly(ethylene oxide)，聚环氧乙烯)凝胶纤维的脱水收缩和PLA-CS
分解过程进行连续观测，寻求用新方法对静电纺丝释放药物进行原位观测非常重要
为更好反映静电纺丝的变化，本研究采用原子力显微镜(AtomicForceMicroscope，AFM)在模拟体渡中对单根静电纺丝纤维的溶胀和分解进行原位观测.AFM是种常用的扫描探针显微镜，通过探测探针与表面之间作用力的变化反映物体的表面形貌特征，与传统扫描电镜相比，AFM在任何气氛或液体中都可操作，具有不改变样品形貌、分辨率高达原子级、能探测相差异等表面信息、能原位进行测量等优点。本实验选用2种可降解载体材料CS-PEO[22,34]和PLA-CS13,35]进行研究，通过对其原位规测和药物释放曲线分析，研究了载药静电纺丝的药物缓释机制
2实验 2.1实验材料
壳聚糖(CS，M,=560kDa,93.6%脱乙酰度，青岛海汇生物工程有限公司)，聚乳酸(PLA，M,=100kDa，济南岱罡生物工程有限公司)，聚环氧乙烯(PEO，M=600 kDa，上海连胜化工有限公司)，牛血清蛋白(Bovine SerumAIbumin，BSA)，考马斯亮蓝(CBB-G250，欣经科生物科技有限公司），三氟乙酸(TrifluoroaceticAcid，
TFA)，冰醋酸等其他试剂(北京化工厂) 2.2实验仪器
HB-2503-1AC直流高压电源(天津市恒搏高压电源厂)，TJ-3A/W0109-1B精密推进泵(保定兰格恒流系有限公司)，Lamdbo紫外-可见光度仪(美国Pekin-Elmer公司)，Agilent5500AFM/SPM扫描探针显微镜(美国安捷
收籍日期：201201-09，修回日期：2012-0217
作者篇介；徐u(1986-)，女，河南省郑州市人，硕上研究生，化学工艺专业：对州，通讯联系人，Tel:010-62554264,E-mail:hzliu@home.ipe.8.cn. 方方数据