一种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜及其制备方法与流程

本发明属于药物载体技术领域，特别涉及一种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术：

抗菌纤维一般是指混有抗菌剂或者经抗菌表面处理后的纤维，对抗甲氧苯青霉素的黄色葡萄菌等具有抗菌杀菌功能，可防感染和传染。

表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechingallate，egcg)是一种类白色或者白色粉末的黄烷醇类化合物，是绿茶茶多酚的重要组成成分。egcg不仅具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗血管增生、抗血栓形成等功效，还具有较强的抑菌活性，对自然界中包含大肠杆菌在内的大部分微生物都有一定的杀灭作用。

姜黄素(cur)是一种黄色粉末状、味苦的疏水性多元酚，广泛存在于姜黄、郁金、莪术和菖蒲等多种植物的根茎中。现代药理学研究表明，姜黄素具有抗氧化、抗菌和抗炎等药理活性。然而，姜黄素酚羟基易氧化、易降解、口服生物利用度较低且水溶性差等因素极大限制了姜黄素的临床应用。

生物可降解性材料聚乳酸(polylacticacid，pla)和聚己内酯(polycaprolactone，pcl)均为美国食品与药物管理局(foodanddrugadministration，fda)批准的可用于临床的聚合物材料。pla和pcl因良好的生物相容性和可降解性，被广泛地应用于伤口愈合敷料、组织再生支架和药物递送纳米载体。

近年来，静电纺丝纤维被广泛地应用于药物载体和组织工程中。然而，电纺丝纤维负载的药物或生物分子在初始阶段极其容易产生暴释现象，这是非常不利的。一般来说，串珠状纤维被认为是静电纺丝过程中的副产物，是静电纺丝的结构缺陷。如何利用这种特殊结构的纤维有效装载药物，改善药物的持续释放性能，成为了纳米药物载体技术研究者关注的热点问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜，本发明的目的之二在于提供这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜包括抗菌药物和串珠状纤维膜载体，其中，抗菌药物为表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素中的至少一种。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜中，抗菌药物选自表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、或者表没食子儿茶素没食子酸酯和姜黄素以任意质量比混合的复合抗菌药物。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜中，抗菌药物与串珠状纤维膜载体的质量比为1：(7～18)；进一步优选的，抗菌药物与串珠状纤维膜载体的质量比为1：(10～15)。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜中，串珠状纤维膜载体是由生物可降解高分子材料聚乳酸(polylacticacid，pla)和聚己内酯(polycaprolactone，pcl)以质量比1：(0.2～5)组成的材料；进一步优选的，串珠状纤维膜载体是由聚乳酸和聚己内酯以质量比1：(0.5～1.5)组成的材料。

优选的，这种串珠状纤维膜载体中，聚乳酸的数均分子量为4万～15万，聚己内酯的数均分子量为2万～10万；进一步优选的，聚乳酸的数均分子量为10万～13万，聚己内酯的数均分子量为6万～8万。

本发明还提供了这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法，这种制备方法包括以下步骤：

1)将抗菌药物、聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，得到高聚物电纺液，高聚物电纺液中聚乳酸和聚己内酯的总质量百分比为5％～16％；

2)在温度20℃～30℃，相对湿度35％～60％条件下，将高聚物电纺液进行静电纺丝，挥发有机溶剂，干燥，得到负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤1)中，有机溶剂为卤代烃和低级醇组成的混合溶液；低级醇是指c1～c4的烷基醇。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤1)中，有机溶剂为二氯甲烷和甲醇以体积比7：(2～6)组成的混合溶液。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤1)中，高聚物电纺液中聚乳酸和聚己内酯(即载体材料)的总质量百分比为6％～10％。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤2)中，静电纺丝的温度为25℃。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤2)中，静电纺丝是通过静电纺丝仪进行静电纺丝。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤2)中，静电纺丝的条件为：施加电压10kv～22kv，接收距离7cm～15cm，纺丝推进速度为0.4ml/min～0.8ml/min。

优选的，这种负载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的制备方法步骤2)中，干燥为在避光条件下自然干燥。

本发明的有益效果是：

1)本发明将抗菌药物和生物可降解高分子材料通过电纺技术制备得到负载表没食子儿茶素没食子酸酯和/或姜黄素的串珠状纳米纤维，该串珠状纳米纤维膜作为一种全新的抗菌药物载体，其生物相容性、可降解性良好，与纤维丝相连接的珠粒可以充当药物的贮藏库，可以使得内部的药物持续缓慢的释放出来，从而维持稳定而有效的浓度，达到有效抗菌的目的。

2)本发明制备方法便捷，成本低，且所制备的串珠状纳米纤维膜对白色念球菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌的抗菌效果达到95％以上。

附图说明

图1是实施例1载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的荧光显微镜图；

图2是空白串珠状纳米纤维膜的荧光显微镜图；

图3是实施例1纳米纤维膜和对比例2纳米纤维膜的药物体外释放曲线图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。

实施例1

用天平精确称取聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)共计1000mg(pla分子量为10万，pcl分子量为6万，pla/pcl的质量比为1:1)，称取姜黄素(cur)80mg将其溶解于二氯甲烷和甲醇(溶液体积比例为7:5)中，使载体材料的质量分数为8％，并用封口膜封好瓶口，防止溶剂挥发。在涡旋仪上搅拌至完全溶解，即得纺丝原液。在25℃，相对湿度35～60％条件下，以乳胶手套为接收板，用电纺丝仪对电纺液进行静电纺丝。施加电压12kv，接收距离8cm，电纺液3ml，纺丝推进速度0.5ml/min，喷丝口直径0.51mm。挥发有机溶剂，通风干燥后，制备得到载抗菌药物串珠状纳米纤维膜pla/pcl/cur。

附图1所示为本例载抗菌药物串珠状纳米纤维膜的荧光显微镜图。

实施例2

用天平精确称取聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)共计1000mg(pla分子量为10万，pcl分子量为6万，pla/pcl的质量比为1:1)，称取表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)80mg将其溶解于二氯甲烷和甲醇(溶液体积比例为7:5)中，使载体材料的质量分数为6％，并用封口膜封好瓶口，防止溶剂挥发。在涡旋仪上搅拌至完全溶解，即得纺丝原液。在25℃，相对湿度35～60％条件下，以乳胶手套为接收板，用电纺丝仪对电纺液进行静电纺丝。施加电压12kv，接收距离8cm，电纺液3ml，纺丝推进速度0.5ml/min，喷丝口直径0.51mm。挥发有机溶剂，通风干燥后，制备得到载抗菌药物串珠状纳米纤维膜pla/pcl/egcg。

实施例3

用天平精确称取聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)共计1000mg(pla分子量为10万，pcl分子量为6万，pla/pcl的质量比为1:1)，称取表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)20mg和姜黄素(cur)80mg将其溶解于二氯甲烷和甲醇(溶液体积比例为7:5)中，使载体材料的质量分数为10％，并用封口膜封好瓶口，防止溶剂挥发。在涡旋仪上搅拌至完全溶解，即得纺丝原液。在25℃，相对湿度35～60％条件下，以乳胶手套为接收板，用电纺丝仪对电纺液进行静电纺丝。施加电压12kv，接收距离8cm，电纺液3ml，纺丝推进速度0.5ml/min，喷丝口直径0.51mm。挥发有机溶剂，通风干燥后，制备得到载抗菌药物串珠状纳米纤维膜pla/pcl/cur/egcg。

对比例1

用天平精确称取pla、pcl共计1000mg(pla分子量为10万，pcl分子量为6万，pla/pcl的质量比为1:1)，将其溶解于二氯甲烷和甲醇(溶液体积比例为7:5)中，使载体材料的质量分数为8％，并用封口膜封好瓶口，防止溶剂挥发。在涡旋仪上搅拌至完全溶解，即得纺丝原液。在25℃，相对湿度35～60％条件下，以乳胶手套为接收板，用电纺丝仪对电纺液进行静电纺丝。施加电压12kv，接收距离8cm，电纺液3ml，纺丝推进速度0.5ml/min，喷丝口直径0.51mm。挥发有机溶剂，通风干燥后，制备得到没有载药的空白串珠状纳米纤维膜pla/pcl。

附图2所示为空白串珠状纳米纤维膜的荧光显微镜图。

对比例2

用天平精确称取pla、pcl共计800mg(pla分子量为13万，pcl分子量为8万，pla/pcl的质量比为1:1)，称取cur65mg将其溶解于二氯甲烷和甲醇(溶液体积比例为7:5)中，使载体材料的质量分数为18％，并用封口膜封好瓶口，防止溶剂挥发。在涡旋仪上搅拌至完全溶解，即得纺丝原液。在25℃，相对湿度30～38％条件下，以乳胶手套为接收板，用电纺丝仪对电纺液进行静电纺丝。施加电压15kv，接收距离7cm，电纺液3ml，纺丝推进速度0.4ml/min，喷丝口直径0.51mm。挥发有机溶剂，通风干燥后，制备得到载抗菌药物光滑无串珠纳米纤维膜。

载药性能检测

受试材料：以实施例1的产品载cur抗菌串珠状纳米纤维膜和对比例2载cur抗菌光滑无串珠纳米纤维膜为例进行测试。实验方法如下：

采用透析袋法研究载cur抗菌串珠状纳米纤维膜和载cur抗菌光滑无串珠纳米纤维膜在体外磷酸盐缓冲溶液(ph＝7.4)中的释放药物特性。首先，精确称量两种纤维膜各8mg，然后放置到含有2ml缓冲液(含1％吐温-80)的透析袋(截留分子量为10000da)中，用细线将透析袋两端扎紧，剪去透析袋的多余部分，尽量保证每段透析袋的长度一致，再将透析袋放入装有20ml冲溶液(含1.5％吐温-80)的50ml离心管中。最后将离心管放入37℃、200rpm的恒温震荡箱中，同时设定3组平行样。在特定的时间点取出缓冲释放液，将收集到的释放液用多功能酶标仪分别测定cur的吸光度，根据cur的标准曲线分别计算出不同时间纤维膜释cur的量，最终计算出纤维膜中cur的累积释放量，并且绘制出体外释放曲线。附图3所示为载cur抗菌串珠状纳米纤维膜(实施例1)和载cur抗菌光滑无串珠纳米纤维膜(对比例2)的药物体外释放曲线图。

结合图3的试验结果表明：载cur抗菌串珠状纳米纤维对cur的缓释效果明显优于载cur抗菌光滑无串珠纳米纤维膜，与纤维丝相连接的珠粒可以充当抗菌药物cur的贮藏库，可以使得内部的抗菌药物持续缓慢的释放出来，从而维持稳定而有效的浓度。

抗菌效果检测

以实施例1～3和对比例2的产品为例，检测其抗菌效果。

载cur抗菌串珠状纳米纤维膜(实施例1)、载egcg抗菌串珠状纳米纤维膜(实施例2)、载cur和egcg的抗菌串珠状纳米纤维膜(实施例3)、载cur抗菌光滑无串珠纳米纤维膜(对比例2)抑制抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌体外生长作用测试如下：

受试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌；

受试材料：实施例1、实施例2、实施例3、对比例2的纳米纤维材料；

抗菌测试方法：参照国家卫生部纺织品抗菌测试标准及改良quinn法(印染第二十卷第七期33页)，采用本发明的抗菌纤维制备的面料进行测试。具体抗菌效果(％)见下表1。

表1抗菌效果对比

试验结果表明：在本发明中，与对比例2载cur抗菌光滑无串珠纳米纤维膜相比，实施例1～3的抗菌串珠状纳米纤维能够持续稳定的缓释用药，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的体外生长有明显的抑制作用，抗菌效果均达到95％以上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。