纺织导报-聚合物纳米纤维在医疗领域的最新应用进展.pdf
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1、聚合物纳米纤维在医疗领域的最新应用进展 L a l e s lO e v e I o p m e n l s0 fN a n o 砧e r sf o rM e d i c a JA p p c a l i o n 当聚合物纤维的直径从微米向亚触朱一纳米尺度转化 时,它们能显现出系列的特征,诸如巨大的比表面积、表 面能咀及突出的机械性能韭化等。选些变化绐聚台物纳术 纤维的使用提供了巨太的在间。特g U 是生物可降解聚台物 的融凡,使聚合物纳米纤维最先成为医用领域的选择,其 在药被控释、组织支架软组8 I 修补、矫膨植人以及创伤处 理等方面的开发与应用,已成为近代躁学颂域的重要变革 之- , 1
2、聚台物纳米纤维的制备及技术特征 聚合物纳米纤维技术特征 聚合物纳朱纤维韵制备虻粜了多种工艺方法,包括静电 纺纺熔硅相分离工艺界面聚合1 艺等。托产品具有的技 术特点主要有如下几点,这些技术特征为其应用提供丁坚实 的先天条件。 ( 1 ) 高比表而积 通常纳米纤维的比表面积在8 0m 3 ,g ,是纺帖( s B ) 纤 维网的4 0 。倍熔喷( M B 纤雉网的4 0 倍。与纺织用细旦 纤维比较,稻过其10 0 0 倍。 ( 2 ) 低纤刚克重 纳米纤维网的克熏一般为O2 5 一。西自m 2 最小可逃 0 1 0 1 5 m i 纤网张约2 5 0n m 。 ( 3 ) 高孔隙率 使用聚酯、P
3、 A 6 和P v A 聚台物纳米纤维,用做高教率过 瞎的滤材时,其孔隙R 寸可L 嫩到0 2 侣O4 4 5 m 。 4 ) 静电纺成形,牵伸速率低高分于取向不完善断 裂强力,杨氏慎量偏慷断裂强力峰值降低4 0 。 ( 5 ) 聚台物纳来纤维的直铨一l 托5 0 一如0n m 范倒 内( 塬于直径为O3n m ,血细胞直径为5u m 头发的直径 为2 0 3 0 m ) ,聚合物纳米纤维制品在弹性、硬度及导电 性能方面也擞少存在缺陷。 12 医用聚合物纳米纤维的制备 n 前,医用聚合物纳米纤维的生产方法主要是静电纺 丝,而榴分离法也有使用,如使用相分离法制备的P L L A 纳 米纤维但太邬
4、分属实验室性质。 在医聚合物纳米纤维的研究与开发巾,大量的生物 可阵解聚台物性采用如P L A 眦,P 6 A 、P L G A 等。纤维 素酷醯酯( c A F ) 具有生物可再生性和生物可降解性能,环 境友好性优良,是;4 选用的医用纤维材卓斗之一。表l 为医用 c A F 聚台物纳米纤维的成形工艺特征诚产品已在创伤救 治和透过皮肤施以冶疗作用的包扎纱布上进行试用。 & 1E 月# 镕醋酸i 自镕镕* $ q 鲁I 艺 m * I Z 目P B# # * l 日r 啪m 2 IV I m * 镕m m g1 2 5 n * * # t1 4 1 9 1 1 m * t * e t【8 ,I
5、 枷) m m 自# l75 w * 女* $ l t # # # 月J 5 哪 1 趸i 巨面再面丌i c F * $ # * * * # *t i 自舭m 刚1 4 咖1 0J 岬 2 医用聚台物纳米纤维的研究与开发现状 21 用于药渣控释系统的纳米纤维材料 一般地说尺、川、的药剂需要包敷以盟利f 吸收。将聚 台物纳米纤维用怍药液控释系统是基于如F 的基率臆理 即药剂的溶解率随比表面积的增加而变化。时十药剂组分 来说,静电纺纳米纤维材书 可咀按照设计要求提供快速 中速迟缓或可调节的溶解性能,以实现药液持续或脉冲式 输送,作为药荆和载体的材料可以混加到纳米纤维的成彤 中。用于药液控释的聚合物
6、纳米纤维的使用方法可以有如 下几种( ”在聚台物纳米纤维纺丝成形时将药剂颗拉依 附干载件表面- ( 2 ) 药剂颢牡与簌捧分别进八纳米纤维纺 丝成形而最终产品为两种纳米纤维交络形成的纤维网材。 f 3 ) 药剂与鼗体混 周纳术纤维中印纳术纤维材辩中 台有两种组分,( 4 ) 使用的载体材料经静电纺丝后成管状 * 目# 报c h I 舶T 酬l eL 舶d w2 0 1 0 5 奉期特瞢 口glF。i 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纳米纤维,最后进
7、行药剂封装。 携带药液击靶细胞部位,这是一种技术裔量极高具 备虾发潜力的技术领域。药液进入纳米纤维,先需要进行包 敷处理同时施以药液控释的基本参数,即药液快速释放、 释放程序等。在四环氯氯化物的药液控释时使用P E v A 与 P L A ( 5 w 5 0 ) 的i 昆台物做原料静电纺制得纤维州。萁药睦 控释教粜相对乘和控释蝌遗5 天以上。 以P E v A P L A 或P E A P L A ( 5 0 6 0 ) 为原料,十二氯甲 烷中溶解制成纺蛙液。口环氧氯化物的药剂是不溶十二氯 甲烷的,需添加少量甲醇,有助f 溶解过程的进行, 通常含柯抟物的聚合物溶液经静电纺丝成形,千转鼓 型的收
8、集城置上得到纤维刖纤州厚度约1 0 0 2 5 0u m 。 在纳米纤维药液控释研究“及水瞎性鞍謦的药剂干水瞎 性聚台物纳米纤维中分敬性的日 究中J # s E M 测试结果显 示,随着战形过程中静电电压的变化,纤网的竹丝直径可托 l 4u m 戎3 0 0 一5 0 0n m 范围内变化。 交验数据已基奉明确药液控释机理的3 种方式为:聚 物纳米纤维复合物直接使用药物包敫千聚合物纳米纤 维空嘟c 内以及药物包敷丁J 囊内使用。 当药物置干聚台物纳米纤维同或包般干胶囊内时,会 产生较长的溶解时问。溶解教粜取决干多种凼豢女u 药榭聚 合物的含苴比静电纺纳米纤维的直径等参数。一f 以说聚 台物纳米
9、纤维嘲可厢作水溶性差的药液的控释系统。 亲水性抗生素药物如M e x 0 6 n 等,已成功使州P L A 静电 纺纳米纤维网材的药液控释装置井得出只要保持纳米纤 维组织立架结# J 和原冉的唯物活性无损伤药液挡释址程 就会持续进行。 使用卡物可降解材料和功能他的纳米纤维是开发药演 控释材料极为重要的技术选径如磁性颗枉( 如F c :0 ,等) 经常用于药j 疽控释的载体。纳米尺度的磁性颗粒其直径 范围在5 l On m ,将其混入聚甲基丙烯酸羟乙酯f P o l y - h y d m x y e t h y I m e t h 虻w e ) 和P L A 的程台物中制得的磁性 牲子水溶液用
10、于制备超礁性聚物纳米纤维的纺丝瞌。实 验结果娃示聚合物纳米纤维巾的磁性颗牡叮以确保在 体体温下具有趣好的截l 性。 日奉京都技术研究所使用P L L A 或P L L A ,P D L A ( 5 n 6 0 ) 为原料,选择二氯二碗醚,吡啶为溶剂配置质量浓 度为4 的纺丝液,在挣电纺丝装置L 制得纳米纤维目将 其用下药洼控释系统,具有防止药液输送中可能 H 现的突 发性释垃( B u r s tR c I ) 现象的作用。表2 为部分可用干 药液控释系统的聚台物纳米孽f 维的技术特征。 & 2 # 月f 目镕释镕女* * 镕的拄木特 女* * * n #& $ m 自# * * # t 目*
11、 镕 口t 化橱P L P E v # # B m m 月 P u E v 镕B * “性抗“m 一一:i ;:”8 n t # 目P L G * * * t - m 一”, :篙:凳滋? l # 目“i # * ,女i t B t H H * E * * 女n i 塑墨塑鲢L j 重! 些坠二一一 3 # * 月女ti M * # 8 j :;:? “ s * * 一e * ;i :;:。;: f R t 十 22 用于组织工程的纳米纤维材料 组织工程即用T 程学和生命科学的原理和方皓开发 七物代用品以恢复、维持和改善组织功能。其基本的作用 赴将少量种r 细胞经体外扩增与生物材料如f 降解的
12、 聚合物纳米纤维州】复台构建成新的组织或细胞用以替 代和修复病变缺搦的组织器官重建生理功能。通常组 织1 程材料要求有如下特 m 。 ( ”组织上程点架材料要求兵有生物相容性不能引 起丰体组织币适当的反应, ( 2 ) 在大部分的临床场合组织支架的盘撑作用但需 维持有限的时间。由干组织增生而溶 支槊的多孔结构中 因此不可能轻易地将支架重新取出。因此组织主架材料要 有生物n I 降解性能,而且生物可| 【皋解遮串需敞据组织生长 迪卓具有呵阚节功能 ( 3 ) 组织支絮必须具有可冉复制的微细结椅和可视的 外部结杜J 以肢非常高的比表面积以便能提供觅分的细胞 界面。 ( 4 ) 组自! 支架材料的平
13、均孔尺寸和孔直径是十分重要 的指标,它直接关系着组织细胞的再生和营养供给。 f 5 ) 在组虮I 程的应用中,经常施以电机刺激方法,以 促进细胞再生和组织生长。鉴于此,要求维纵支架能够承载 电机负荷且仍保持原有尺寸和结构性能不发生变化。 组织I 程支絮为一多孔的一维空间结构材料。聚台物 纳束纤维具有多孔性,井赋千纳米纤维较宽的空隙分布。将 其用做组织T 程材料可以提供一系列优赶特性妇机械性 能、生物相容性促进细胞生长和细胞基质交换的性能_ 箅。 美国北卡F 莱纳州立大学采用P L A 为原料耀加多壁 纳米管( M w N T ) ,睦州静电纺丝装置制得了纤维回材 井用作组织工程支架系统。托中,
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