專利名稱：一種納米纖維緩釋體系及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物醫學材料技術領域，具體涉及一種用于術后防粘連或者皮膚組織修復的藥物及生長因子緩釋體系及其制備方法和應用。
背景技術：
高分子材料及其復合物已在現代醫學中廣泛應用，而生物可降解吸收的聚合物是目前較理想的生物醫用高分子材料之一。電紡絲是一種可簡便高效地制備納米纖維的新技術，其通過向聚合物溶液或溶體施加高電場產生噴射流，射流被拉伸的同時溶劑揮發，形成直徑在3-5000nm的纖維。電紡絲纖維在功能材料領域特別是生物醫用領域已取得了很多應用，如組織工程支架、傷口敷科、手術隔離膜等。而在藥物緩釋領域，電紡絲技術也有著潛在的應用前景。
術后粘連是有手術史以來國內外尚未解決的重要課題之一，全國每年有近千萬的各種類型的手術病例，而幾乎所有的手術都涉及組織之間的防粘連和局部抗炎癥問題。目前在臨床上使用的透明脂酸納和幾丁質膠存在純度不高，防粘連效果差，無局部抗炎癥作用等，應用面很狹窄。過去在預防術后粘連的研究中，僅限于腹腔手術防粘連性腸梗阻，曾經用腹腔內置硅油，中分子右旋糖酐和鏈激酶等方法，但均無明顯效果。同時，由于術后炎癥可引發多種并發癥，因此在防粘連的同時預防炎癥反應的發生也是防粘連的一個重要技術指標。
人體皮膚組織修復需要具有高度更新再生的能力，周圍健康組織中具有活性的非成熟細胞可沿著支架形成新的組織，加入生長因子可極大的促進新皮膚組織的再生。已有報道表明，堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)具有極強的生物學活性，能促進創面毛細血管新生，改善微循環和組織的營養狀態，同時能有效地刺激成纖維細胞和成肌細胞的分裂和增殖，提高創面的抗感染能力，對修復皮膚創傷有明顯的促進作用[10]，在組織工程技術中顯示了極大的應用價值。Park等在雙層膠原-透明質酸人工皮膚替代物中加入妥布霉素及堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)或血小板衍生生長因子(PDGF)時，可以明顯增強創面愈合[11]。但由于生長因子一般在有水存在及室溫環境下很容易失去生物活性，因此直接使用生長因子時常會由于體內的環境而失活，達不到所期望的生物效應。因此，如何在身體環境下保持并盡可能延長生長因子的生物活性，是使生長因子能真正在臨床發揮作用的關鍵。
Shakespare[12]指出，在一些經過保守治療能自愈的創面上使用組織工程皮膚并無多大意義，重點應在全層皮膚缺損的治療，而目前用于這些創面更多的是引起炎癥反應。為解決感染問題，目前已有科研組在組織工程皮膚中加入抗生素并使用緩釋技術。如Matsuda[13]等在類似Integra人工皮的硅膠層中用含抗生素的聚乳酸微囊，使其能持續地釋放抗生素。
因此將生長因子和抗炎癥藥物同時引入皮膚組織工程支架中，利用生物可降解聚合物材料負載抗炎癥藥物及生長因子，在病損部位持續釋放藥物和生長因子，在局部抗炎癥的同時，誘導細胞分化。
國內發明專利“一種用于組織修復生長因子緩釋體系的制備方法”(公開號CN1584143A)中公開了一種用靜電紡絲法制備生物可降解高分子緩釋生長因子體系的方法；國內發明專利“一種術后防粘連膜用新材料的合成用應用”(公開號CN1436801A)公開了一種通過溶液聚合法準備PDLGA共聚物術后防粘連膜的制備方法。CHU BENJAMIN在專利“Biodegradable and/or bioabsorbable fibrous articles and methods for using the articlesfor medical applications”(WO02092339)中提供了靜電紡絲法制備手術防粘膜以及術后藥物緩釋膜的方法。
本發明通過靜電紡絲的方法，將抗炎癥藥物、生長因子與可降解高分子材料復合，使納米纖維薄膜不斷降解，將藥物釋放，防止傷口部位的炎癥反應，并通過釋放生長因子誘導病損部位細胞再生。
發明內容
本發明的目的是提供一種載有抗炎癥藥物及生長因子的納米纖維緩釋體系及其制備方法和應用。該方法工藝簡單、操作方便；利用該方法，不但可制成載有抗炎癥藥物的術后防粘連膜，植入體內防止術后粘連引起并發癥，更可直接作為藥物及生長因子緩釋性組織工程支架，在組織工程皮膚中加入抗生素并使用緩釋技術，使組織工程支架功能化。
本發明提出的載有抗炎癥藥物及生長因子納米纖維緩釋體系，是一種薄膜產品，納米纖維的直徑為50-800nm，分布均勻，其組成成份按質量配比如下生物可降解聚合物100份抗炎癥藥物 0.01-10份生長因子 0-1份，優選0.001-1份。
上述納米纖維緩釋體系的制備采用靜電紡絲法，具體步驟如下(1)配制紡絲溶液，將可降解聚合物、抗炎癥藥物與生長因子按上述質量配比，溶于相應溶劑中，得到紡絲溶液，其中，生物可降解聚合物的溶液濃度為0.05-0.3g/mL；(2)靜電紡絲，控制紡絲溶液的流速為1～15ml/h，電壓為10-30KV，得到載有抗炎癥藥物和生長因子的納米纖維薄膜。
本發明中，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)，聚己內酯(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)；聚羥基丁酸酯，聚羥基戊酸酯和聚羥基己酸酯；膠原，明膠；聚乙烯醇；殼聚糖及其衍生物；可降解聚氨酯類；聚碳酸酯；或上述材料幾種的共混物。
本發明中，所使用的藥物為各種抗炎癥藥物，如美福仙、兩親酶素、新霉素、莫匹羅星或多粘菌素B，或者為抗真菌藥(制霉菌素，如諾氟沙星或環丙沙星等)。
本發明中，所使用的生長因子主要是表皮生長因子(EGF)、血管內皮細胞生長因子(VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)等之一種。
本發明中，所使用的溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮之一種或幾種的混合物。
本發明提供的納米纖維薄膜可用作術后防粘連膜，植入體內防止手術后粘連引起并發癥，同時具有抗炎癥反應的作用；該納米纖維薄膜也可用于皮膚組織工程，例如直接作為組織工程支架，使組織工程支架功能化。在組織修復過程中，抗炎癥的同時釋放生長因子，誘導組織細胞的分化。
本發明所提供的方法與現有技術相比，具有以下有點及突出性效果該方法操作簡單，工序簡便，可使納米纖維薄膜在防止術后粘連的同時起到抗炎癥的作用，由于藥物加入到可降解的聚合物溶液中進行電紡絲得到的納米纖維具有高比表面積，載藥量和釋放速率可調節的范圍大，且隨著聚合物材料的降解，纖維表面的孔隙增大，釋藥速率可得到提高。另外作為皮膚組織工程支架，將藥物和生長因子相結合，一方面可通過藥物防止受損部位的炎癥反應，同時可利用釋放的生長因子誘導組織細胞的繁殖和分化。
圖1納米纖維藥物緩釋薄膜的SEM圖。
圖2不同聚合物納米纖維薄膜的藥物釋放曲線。
具體實施例方式
(1)將質量比一定的生物可降解聚合物和藥物及(或)生長因子溶于適當的溶劑中，配成一定濃度的電紡絲溶液；(2)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，得到納米纖維薄膜產品；(3)將得到的納米纖維薄膜用于術后組織防粘連膜或者皮膚組織工程支架。
下面通過實施例可進一步說明和解釋本發明。
實施例11)將質量比為100∶1的PLGA和美福仙溶于DMF/THF(1/1)的混合溶劑中，配成電紡絲溶液，PLGA的濃度為0.1g/mL；2)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為15KV，紡絲溶液流速為5ml/h，得到纖維直徑為80-800nm的納米纖維薄膜產品；3)將得到的納米纖維薄膜用于術后組織防粘連，可以防止局部組織粘連引起的炎癥及并發癥。
實施例21)將質量比為100∶1的PLLA和美福仙溶于DMF/二氯甲烷(1/1.5)的混合溶劑中，配成電紡絲溶液，其中PLLA的濃度為0.1g/mL；2)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為30KV，紡絲溶液流速為15ml/h，得到直徑為100-1000nm的納米纖維薄膜產品；3)將得到的納米纖維薄膜用于術后組織防粘連，可以防止局部組織粘連引起的炎癥及并發癥。
實施例31)將質量比為50∶1的PLA-PEG和美福仙溶于丙酮溶液中，配成電紡絲溶液，其中PLA-PEG的濃度為0.2g/mL。
2)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為10KV，紡絲溶液流速為1ml/h，得到直徑為100-800nm的納米纖維薄膜產品；3)將得到的納米纖維薄膜用于術后組織防粘連，以防止局部組織粘連引起的炎癥及并發癥。
實施例41)將質量比為50∶1的PLA-PEG和美福仙溶于丙酮溶液中，配成電紡絲溶液，其中，PLA-PEG濃度為0.2g/mL。
2)給上述溶液1)中加入表皮生長因子(EGF)，表皮生長因子的濃度為0.01g/mL；3)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為20KV，紡絲溶液流速為10ml/h，得到直徑為100-800nm的納米纖維薄膜產品；4)得到的納米纖維薄膜可用于皮膚組織工程支架。
實施例51)將質量比為100∶1的PLLA和美福仙溶于DMF/二氯甲烷(1/15)的混合溶劑中，配成電紡絲溶液，其中PLLA的濃度為0.1g/mL；2)給上述溶液1)中加入表皮生長因子(EGF)；表皮生長因子的濃度為0.02g/mL；3)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為20KV，紡絲溶液流速為12ml/h，得到直徑為90-800nm的納米纖維薄膜產品；4)得到的納米纖維薄膜可用于皮膚組織工程支架；實施例61)將質量比為100∶1的PLGA和美福仙溶于DMF/THF(1/1)的混合溶劑中，配成電紡絲溶液，其中PLGA的濃度為0.1g/mL。
2)給上述溶液1)中加入表皮生長因子(EGF)，表皮生長因子的濃度為0.01g/mL；3)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為30KV，紡絲溶液流速為10ml/h，得到直徑為80-500nm的納米纖維薄膜產品；4)得到的納米纖維薄膜可用于皮膚組織工程支架。
實施例81)將質量比為100∶1的膠原和制霉菌素溶于DMF/THF(1/1)的混合溶劑中，配成電紡絲溶液，其中膠原的濃度為0.1g/mL。
2)給上述溶液1)中分別加入0.002g/mL的表皮生長因子(EGF)，血管內皮細胞生長因子(VEGF)，堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)，EGF、VEGF、bFGF的濃度分別為0.002g/mL；3)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為10KV，紡絲溶液流速為10ml/h，得到直徑為80-500nm的納米纖維薄膜產品；4)得到的納米纖維薄膜可用于皮膚組織工程支架；實施例91)將質量比為100∶1的殼聚糖和多粘菌素B溶于DMF/THF(1/1)的混合溶劑中，配成電紡絲溶液，殼聚糖和多粘菌素B的濃度為0.1g/mL；2)給上述溶液1)中分別加入0.002g/mL的表皮生長因子(EGF)，血管內皮細胞生長因子(VEGF)，堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)，EGF、VEGF、bFGF的濃度分別為0.002g/mL；
3)將所配得的電紡絲溶液進行靜電紡絲，控制電壓為30KV，紡絲溶液流速為15ml/h，得到直徑為80-500nm的納米纖維薄膜產品；4)得到的納米纖維薄膜可用于皮膚組織工程支架。
權利要求
1.一種納米纖維緩釋體系，為薄膜，其特征在于納米纖維的直徑為50-800nm，分布均勻，其組成成份按質量配比如下生物可降解聚合物100份抗炎癥藥物 0.01-10份生長因子0-1份。
2.一種如權利要求1所述的納米纖維緩釋體系的制備方法，其特征在于采用靜紡絲法，具體步驟如下(1)配制紡絲溶液，將生物可降解聚合物、抗炎癥藥物與生長因子按所述質量配比，溶于相應溶劑中，得到紡絲溶液，其中，生物可降解聚合物的溶液濃度為0.05-0.3g/mL；(2)靜電紡絲，控制紡絲溶液的流速為1～15ml/h，電壓為10-30KV，得到載有抗炎癥藥物和生長因子的納米纖維薄膜。
3.根據權利要求1所述的納米纖維緩釋體系，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，聚己內酯，乙交酯和丙交酯的共聚物，丙交酯和聚乙二醇的共聚物；聚羥基丁酸酯，聚羥基戊酸酯和聚羥基己酸酯；膠原，明膠；聚乙烯醇；殼聚糖及其衍生物；可降解聚氨酯類；聚碳酸酯；或上述材料幾種的共混物。
4.根據權利要求1所述的納米纖維緩釋體系，其特征在于所述的抗炎癥藥物為美福仙、兩親酶素、新霉素、莫匹羅星或多粘菌素B。
5.根據權利要求1所述的納米纖維緩釋體系，其特征在于所述溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮之一種或幾種的混合物。
全文摘要
本發明屬于生物醫學材料技術領域，具體是一種抗炎癥藥物及生長因子緩釋體系及其制備方法和應用，該法制備的納米纖維載藥薄膜可用于術后防粘連抗炎癥以及皮膚組織工程支架。作為術后防粘連薄膜，該產品具有生物可降解及較好的生物相容性，并通過抗炎癥藥物的控制釋放，防止手術后炎癥反應；同時，可將藥物與生長因子控釋相結合，用于皮膚組織工程，在預防病損部位炎癥反應的同時，釋放生長因子促進皮膚細胞的再生愈合。該法制備納米纖維載藥薄膜，工藝簡單，可控性好，在術后防粘連抗炎癥及皮膚組織工程領域有廣闊的應用前景。
文檔編號D01D1/00GK1739491SQ20051002969
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月15日 優先權日2005年9月15日
發明者任杰, 諸靜, 顧書英, 任天斌 申請人:同濟大學