劉凱琳+呂瑤+桑青青+朱利民

摘要：本文通過靜電紡絲技術制備了乙基纖維素/酮洛芬復合載藥納米纖維膜，利用傅里葉紅外光譜儀（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）以及X射線衍射儀（XRD）對載藥前后的乙基纖維素納米纖維分別進行了表征。掃描電子顯微鏡觀察結果表明，用六氟異丙醇為溶劑制備的納米纖維膜表面光滑，沒有粘結現象，纖維直徑在500 ～ 600 nm之間；紅外光譜分析表明，利用靜電紡絲技術成功制備了載藥乙基纖維素纖維；X射線衍射表明，酮洛芬以無定形的狀態(tài)存在于納米纖維中；釋藥結果表明，酮洛芬在7天左右的累積釋藥率達到50%左右，可以用作藥物緩釋材料模型。

關鍵詞：靜電紡絲；乙基纖維素；酮洛芬；納米纖維膜；藥物緩釋

中圖分類號：TS102.6；TQ340.64 文獻標志碼：A

Preparation of Ethyl Cellulose-based Drug-loaded Nanofibers Using Electrospinning

Abstract： The ethyl cellulose nanofibers loaded with ketoprofen were prepared by using the technology of electrospinning. Fouruer transformation infrared spectroscopy（FTIR）， scanning electron microscopy（SEM）and X-ray diffraction（XRD）were used for characterizing the ethyl cellulose nanofibers before and after being loaded with ketoprofen. The results of SEM indicated that the prepared nanofibers using hexafluoroisopropanol as solvent has smooth surface and uniform morphology. The diameters of the nanofibers are between 500～600 nm. The results of FTIR indicated that ketoprofen was successfully loaded on the nanofibers. X-ray diffraction showed that the ketoprofen in the nanofibers changed from crystalline structure to amorphous state. The research of drug releasing indicated that the releasing rate of ketoprofen reached 50% in about 7 days， and the nanofibers can be used as a model for sustained release of drug.

Key words： electrospinning； ethyl cellulose； ketoprofen； nanofiber membrane； sustained release of drug

現階段，靜電紡絲技術已被廣泛應用于納米傳感器、過濾材料、組織工程、藥物緩釋等領域。靜電紡納米纖維膜具有超高的比表面積，可促進細胞的粘附和物質的運輸，而且可以模擬細胞外基質，利于細胞的生長。

乙基纖維素（EC）是一種不溶于水的纖維素衍生物，被廣泛應用于藥物制劑中的片劑粘合材料、薄膜包衣材料、骨架緩釋片、緩釋微丸及緩釋微膠囊等中。乙基纖維素溶于無水乙醇等溶劑后有較大的粘度，在紡絲過程中性質穩(wěn)定，成纖性能好，在傷口敷料和組織工程方面具有許多潛在應用。本試驗中利用乙基纖維素的高可紡性制備納米纖維膜，作為藥物載體材料，達到藥物緩釋的效果。

酮洛芬（KET）是具有苯丙酸結構的非甾體類抗炎藥物，在臨床上廣泛用于治療各種類風濕關節(jié)炎、強直性脊柱炎、牙痛、術后疼痛等。但長期服用酮洛芬對腸胃刺激較大，會引起潰瘍、出血等不良反應。因此，將其與靜電紡絲法結合，利用納米纖維膜的緩釋，可減少藥物毒副作用。

1 試驗部分

1.1 試劑與儀器

1.1.1 試劑

乙基纖維素，阿拉丁試劑生產；酮洛芬（MW=254.29，98%），北京百靈威科技有限公司生產；六氟異丙醇（MW=168.04，99.5%），阿拉丁試劑生產；無水乙醇（MW=46.08，≥99.7%），江蘇省常熟市楊園化工有限公司生產。試驗中所用的水均為蒸餾水。

1.1.2 儀器

掃描電子顯微鏡（SEM）；紫外可見分光光度計（UV）；傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）；X射線衍射儀（XRD）；磁力攪拌器；真空干燥箱；氣浴恒溫振蕩器；靜電紡絲機。

1.2 靜電紡絲液的制備

取 1 g 乙基纖維素加入 5 mL六氟異丙醇（或者無水乙醇）中，在室溫條件下用磁力攪拌器攪拌48 h以上，配成質量分數為20%的均勻溶液。然后在上述紡絲液中加入質量分數10%（相對于乙基纖維素來說）的酮洛芬，再在室溫條件下用磁力攪拌器攪拌48 h以上，制成含有酮洛芬藥物的均勻紡絲液。

1.3 靜電紡絲法制備乙基纖維素載藥纖維

將上述紡絲液小心裝入 5 mL的注射器中，注射針頭連接高壓發(fā)生器的正極，鋁箔接收裝置連接負極，用于接收靜電紡納米纖維膜。針頭到鋁箔接收屏之間的距離為 15 cm，溶液在噴絲口處的流速為 0.3 mL/h，所施加的電壓為13 kV，室溫下操作。在高壓電場作用下，紡絲液噴射最終形成纖維沉積在接收屏上，形成纖維膜，紡絲時間大約為 8 h。將纖維膜置于真空干燥箱中干燥過夜，以除去殘留的溶劑。

1.4 載藥納米纖維表征

取載藥前后的納米纖維膜至于掃描電鏡下觀察其形貌，同時利用傅里葉紅外光譜儀和X射線衍射儀進行紅外光譜測試和結晶度分析。

1.5 載藥纖維體外釋藥研究

將 4 份重量均為100 mg的乙基纖維素纖維分別浸入20 mL的pH值為 7 的PBS緩沖液中，置于恒溫搖床中，參數設置為：溫度37 ℃，速度100次/min，每隔一定時間取出 1 mL釋放介質，同時補入相同體積的PBS緩沖液，采用紫外可見分光光度計測定釋放介質在254 nm下的吸光度，并且利用藥物標準曲線計算藥物累計釋放量。

2 結果與討論

2.1 納米纖維膜的掃描電鏡及直徑分析

圖 1 為使用不同溶劑的情況下納米纖維膜的掃描電鏡照片。從圖 1 中可以看出，用無水乙醇做溶劑紡出的納米纖維膜，纖維直徑粗細不勻較大，并且偶爾有串珠和粘連現象；而用六氟異丙醇作為溶劑的靜電紡納米纖維膜的纖維粗細均勻，沒有粘連現象，說明采用六氟異丙醇作為溶劑的乙基纖維素膜具有更好的可紡性。同時，對比載酮洛芬前后的納米纖維膜的形態(tài)可以看出，載藥之后的納米纖維的形態(tài)較好，纖維直徑相對較小，粘連較少，說明藥物酮洛芬的加入可以改善乙基纖維素的可紡性。

圖 2 用Image J統計了溶劑為六氟異丙醇的兩種納米纖維的直徑分布情況?？梢园l(fā)現，乙基纖維素納米纖維平均直徑為549.15 nm，呈現正態(tài)分布，其中直徑在500 ～ 600 nm區(qū)間的占比較大，標準差為76.11 nm；乙基纖維素/酮洛芬納米纖維的平均直徑為530.62 nm，呈現正態(tài)分布，其中直徑在500 ～ 550 nm區(qū)間的占比較大，標準差為73.31 nm，這與乙基纖維素納米纖維的平均直徑相比大約減少了20 nm，與前面所做的掃描電鏡分析結果一致。說明了酮洛芬已成功負載在乙基纖維素納米纖維上且粗細較均勻。

2.2 納米纖維膜的紅外光譜分析

圖 3 為乙基纖維素納米膜、乙基纖維素/酮洛芬納米纖維膜以及酮洛芬納米纖維的FTIR圖譜。3 474.19 cm-1處為乙基纖維素的羥基峰，1 107.44 cm-1處的峰是由乙基纖維素分子內醚鍵的伸縮振動產生的。在乙基纖維素納米膜、乙基纖維素/酮洛芬納米纖維膜的紅外圖譜中都可以看到這兩個特征峰的存在。在酮洛芬的紅外光譜圖中，1 695.63cm-1和1 655.13 cm-1處為酮洛芬上的碳氧雙鍵的伸縮振動峰，在乙基纖維素/酮洛芬納米纖維膜上出現相同的特征峰，表明酮洛芬成功負載于乙基纖維素納米纖維膜上。

2.3 XRD分析

測得的X-衍射圖譜如圖 4 所示，從圖 4 可見乙基纖維素纖維在2θ為44.3°處有一個高的衍射峰，在15.9°處有一個較低的衍射峰，而酮洛芬在載入納米纖維前，在2θ為15°、18.3°、22.8°等處均有衍射峰值，而在載入納米膜之后特征峰消失，說明酮洛芬在納米纖維中呈無定形狀態(tài)。

2.4 體外藥物緩釋性能

圖 5 為乙基纖維素/酮洛芬納米纖維膜中酮洛芬藥物的體外累積釋放率曲線圖。由圖 5 可知，酮洛芬的釋放速率相對較慢，總的藥物釋放量較小，7 天左右達到一個最大釋放量，為50%左右。這是因為乙基纖維素是一種疏水材料，在緩沖液中的溶解度很小，所以負載在納米纖維膜中的藥物很難被快速釋放出來，但這也正好達到了藥物緩慢釋放的效果，延長了用藥時間。因此，本文所述的乙基纖維素納米纖維膜可以用作緩慢釋藥的載體模型，用于不同疾病的治療。

3 結論

本文以乙基纖維素為原料，酮洛芬為藥物模型，利用靜電紡絲計算制備了乙基纖維素/酮洛芬納米纖維膜，利用SEM和FTIR驗證了納米纖維膜中藥物酮洛芬的存在，說明乙基纖維素載藥纖維制備成功。XRD表征了結晶度變化情況，同時，還對其藥物體外緩釋性能進行了考察。試驗結果表明：采用靜電紡絲制備的乙基纖維素/酮洛芬納米纖維膜，表面光滑無粘連，直徑在500 ～ 600 nm之間，藥物在其中由結晶狀態(tài)變成了無定形狀態(tài)。釋藥研究結果表明在 7 天左右的釋藥率達到50%左右，可以用作藥物緩釋材料模型。

參考文獻

[1] Yoon J， Y S Jung， J M Kim. A combinatorial approach for colorimetric differentiation of organic solvents based on conjugated polymer-embedded electrospun fibers[J]. Advanced Functional Materials， 2009， 19（2）：209-214.

[2] Gopal R， Kaur S， Ma Z ， et al. Electrospun nano fibrous filtration membrane[J]. Journal of Membrane Science， 2006 ， 281（1-2）：581-586.

[3] Fengxuan Han， Xiaoling Jia ， Dongdong Dai， et al. Performance of a multilayered small-diameter vascular scaffold dual-loaded with VEGF and PDGF [ J]. Biomaterials， 2013， 34 （13）；7302-7313.

[4] W Zhao， J Li，K Jin，et al. Fabrication of functional PLGAbased electrospun scaffolds and their applications in biomedical engineering[J]. Materials Science & Engineering C， 2015，59：1181-1194.

[5]Abidian M R， D H Kim， D C Martin. Conducting-polymer nanotubes for controlled drug release[J]. Advanced Materials， 2006， 18（4）： 405.

[6] J Zhao，S Liu，B Li，et al. Stable acid-responsive electrospunbiodegradable fibers as drug carriersand cell scaffolds[ J]. Macromolecular Bioscience， 2013， 13（7）：885-892.

[7] 巫寒冰，孫衎，丁兆強，等. 新型PVA/PEI/MWCNTs納米纖維制備及其釋藥研究[J]. 化工新型材料，2015，34（4）：115-121.

[8] Amara M，H Kerdjoudj. Modification of cation-exchange membrane properties by electro-adsorption of polyethyleneimine[J]. Desalination，2003，155（1）：79-87.

[9] Srinivas M，Medaiah S，Girish S，et al.The effect of Ketoprofen in chronic periodontitis： a clinical double-blind study[J].Journal of Indian Society of Periodontology，2011，15 （ 3 ）：255-259.

[10] Desai SN，Santhosh MCB.A randomized，double blind comparison of pethidine and Ketoprofen as adjuvants for lignocaine in intravenous regionalanaesthesia[J].Brazilian Journal of Anesthesiology： English Edition，2014，64 （ 4 ）：221-226.

[11] Gigante A，Tagarro I.Non-steroidal anti-inflammatory drugs and gastroprotection with proton pump inhibitors： a focus on ketoprofen/ omeprazole[J].Clinical Drug Investigation，2012，32 （ 4 ） ： 221-233.

[12] 李海剛，袁中文，關世俠，等. 酮洛芬微丸緩釋片的制備及體外釋放度考察[J]. 醫(yī)院藥學雜志，2011，31（20）：1711-1713.