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电纺PCL基聚氨酯/羟基磷灰石微纤维作为地塞米松药物载体的研究

2019-12-21   易丝帮

DOI:10.1007/s00396-019-04568-5

形状记忆聚合物(SMP)具有良好的生物降解性和稳定性,在药物载体和组织工程支架等生物医学领域具有广阔的应用前景。本研究以含羟基磷灰石(HA)的聚己内酯(PCL)基聚氨酯(PU)微纤维为原料,制备了具有良好形状记忆性能的聚己内酯(PCL)基聚氨酯(PU)微纤维。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、1H核磁共振(1HNMR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和动态力学分析(DMA)等方法对超细纤维的组成、形貌、热稳定性和力学性能进行了表征和测试。以地塞米松为药物模型,研究微纤维载体的释药行为。结果表明,羟基磷灰石提高了形状记忆聚氨酯(SMPU)纤维的降解速率,并能保证其长期缓释。对形状记忆性能的检测发现,随着HA添加量的不同,SMPU和HA复合微纤维的形状记忆转变温度(Ttrans)值也不同。加入质量分数为3 wt%的HA,Rr的形状恢复率可达97%以上,最短恢复时间为6s。随着HA含量的进一步增加,恢复力和恢复时间分别减小和延长。研究结果表明,可生物降解的SMPU/HA复合超细纤维在生物医学领域有着更为广阔的应用前景。


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图1.静电纺丝设备的水平安装示意图


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图2.SMPU超细纤维、HA纳米颗粒和SMPU/HA复合超细纤维的FTIR光谱。 b(a)在1000至1100 cm-1的波数范围内的放大FTIR光谱


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图3.不同掺入量HA的电纺SMPU/HA复合纤维的DSC曲线。b电纺SMPU/HA复合纤维的Tm值来自(a)


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图4. SMPU基质的特征化学位移和化学结构的1H NMR光谱


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图5.(a-d)电纺纤维的SEM显微照片(a)SMPU纤维,(b)SMPU/1%HA复合纤维,(c)SMPU/3%HA复合纤维和(d)SMPU/5%HA复合纤维。(e)不同的HA负载量下SMPU/HA复合纤维直径的比较


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图6.在37℃下测试的电纺SMPU/HA复合纤维的应变-应力曲线(a)和杨氏模量(b)


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图7.SMPU/3%HA纤维(a-d)和SMPU纤维(e-h)形状恢复的光学照片


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图8.(a)SMPU纤维和(b)SMPU/3%HA复合纤维的形状记忆循环的应力-温度-应变数据


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图9.SMPU纤维和SMPU/HA复合纤维的形状记忆率随温度的变化


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图10.SMPU纤维和SMPU/HA复合纤维的生物降解性能以体外释放过程中的重量损失表示


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图11.带有DEX的SMPU和SMPU/HA电纺纤维中DEX的累积释放曲线(插图:DEX的紫外-可见光谱)



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