DOI:10.1016/j.msec.2020.111050
用作药物载体的温度和pH双重敏感材料引起了人们极大的兴趣。然而,由于其尺寸大、比表面积低,受到对条件变化的低敏感性的限制。在这项工作中,通过自由基共聚、静电纺丝和热化学处理成功地制备了新型的温度和pH双重敏感的聚(N-异丙基丙烯酰胺-N-羟甲基丙烯酰胺-丙烯酸)(PNIPAm-NMA-AAc)超细纤维。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、质子核磁共振(1H NMR)、紫外-可见光谱、扫描电子显微镜(SEM)和细胞计数试剂盒8(CCK-8)对PNIPAm-NMA-AAc超细纤维的进行表征。LCST为31℃至43℃的PNIPAm-NMA-AAc超细纤维具有均一性和小尺寸,由于其良好的热稳定性和无细胞毒性而被用作药物载体。姜黄素作为模型药物在PNIPAm-NMA-AAc超细纤维中分布均匀。此外,对姜黄素在不同pH值和温度下释放的分析证实,PNIPAm-NMA-AAc超细纤维对温度和pH都具有响应性。姜黄素的最大释放量为98.47%±1.87%。此外,显示姜黄素基PNIPAm-NMA-AAc超细纤维的释放机理符合Fickian扩散(r2≥0.95)。这些结果表明双重响应性PNIPAm-NMA-AAc超细纤维有望用作药物载体。
图1.PNIPAm-NMA-AAc共聚物的合成步骤(a)和PNIPAm-NMA-AAc共聚物的详细信息(b)。
图2.PNIPAm-NMA-AAc共聚物的FTIR。
图3.PNIPAm-NMA-AAc(No.1)共聚物在DMSO-d6溶剂中的1H-NMR光谱。
图4.PNIPAm-NMA-AAc(No.4)共聚物的LCSTs。
图5.在不同纺丝溶液浓度下电纺PNIPAm-NMA-AAc超细纤维的SEM图像:(a)0.8g/10mL、(b)1.5g/10mL、(c)2.5g/10mL、(d)3.0g/10mL和(e)3.3g/10mL,(f)这些PNIPAm-NMA-AAc超细纤维(×5000)的直径。
图6.热处理之前(a,b)和(c,d)之后电纺PNIPAm-NMA-AAc超细纤维的SEM照片(×2000,×5000)。
图7.热处理前后PNIPAm-NMA-AAc的FTIR光谱(a)。虚线划定的区域(约1,045cm-1)对应于C-O-H的拉伸(b)。
图8.PNIPAm-NMA-AAc超细纤维热处理前后的TGA曲线。
图9.引入PNIPAm-NMA-AAc超细纤维(a,b)12h和(c,d)72h前(a,c)后(b,d)人结肠癌(HCT116)细胞图像以及(e)PNIPAm-NMA-AAc超细纤维的细胞生存力。
图10.电纺(a,b,c)PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素5%超细纤维、(d,e,f)PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素10%超细纤维和(g,h,i)PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素15%超细纤维的SEM图像(×2000,×5000)。
图11.电纺PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素5%超细纤维(a,b)、PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素10%超细纤维(c,d)和PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素15%超细纤维(e,f)的荧光成像。
图12.姜黄素、PNIPAm-NMA-AAc、PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素5%、PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素10%和PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素15%的TGA迹线。
图13.(a)PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素5%、(b)PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素10%和(c)PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素15%超细纤维在不同pH值下的姜黄素释放特性。
图14.PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素5%(a)在pH 2.0、(b)pH 4.0、(c)pH 5.0和(d)pH 6.8缓冲溶液中的姜黄素释放机理。
图15.PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素5%、PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素10%和PNIPAm-NMA-AAc/姜黄素15%超细纤维在20℃和60℃下的姜黄素释放行为。