摘 要：為延長(zhǎng)藥物的可控釋放時(shí)間，提高累計(jì)釋放率，將生物相容性良好的天然高分子材料殼聚糖（CS）和海藻酸鈉（SA）分別與聚乙烯醇（PVA）溶液混合作為紡絲液，通過(guò)同軸微流控紡絲技術(shù)制備具有藥物緩釋性能的復(fù)合載藥纖維。以氨芐西林鈉（AS）為藥物模型，比較研究了PVA/CS/AS（PCA）和PVA/SA/AS（PSA）兩種復(fù)合載藥纖維的藥物緩釋效果，并分析了兩種天然高分子材料及其含量對(duì)載藥纖維形貌結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及釋藥性能的影響。結(jié)果表明：PCA和PSA載藥纖維均具有穩(wěn)定的成型性和良好的形貌結(jié)構(gòu)。PCA的斷裂強(qiáng)度高于PSA復(fù)合纖維，而PSA的斷裂伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)大于PCA復(fù)合纖維。此外，這兩種纖維對(duì)藥物均具有良好的緩釋效果。其中，PCA復(fù)合纖維在短期內(nèi)釋藥量大，當(dāng)PVA與CS質(zhì)量比為5∶1時(shí)，PCA復(fù)合纖維在180 min內(nèi)藥物的累計(jì)釋放率最高為60%；而PSA復(fù)合纖維可以實(shí)現(xiàn)58 h的長(zhǎng)時(shí)間藥物釋放，當(dāng)PVA與SA質(zhì)量比為64∶1時(shí)，PSA復(fù)合纖維藥物累計(jì)釋放率最高為94.1%，適合治療慢性疾病，達(dá)到長(zhǎng)期有效釋藥的目的。利用這兩種載藥復(fù)合纖維可設(shè)計(jì)適用于不同給藥患者的藥物緩釋系統(tǒng)，展現(xiàn)出其在藥物緩控釋中的廣闊應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：聚乙烯醇；殼聚糖；海藻酸鈉；載藥纖維；藥物緩釋；同軸微流控紡絲

中圖分類號(hào)：TS102.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2024）07-0058-08

在傳統(tǒng)的藥物輸送系統(tǒng)中，藥物的釋放量忽高忽低，容易引起不良反應(yīng)甚至中毒，因而藥物的利用率低，療效差［1］。藥物緩釋系統(tǒng)可以穩(wěn)定連續(xù)地釋放一定濃度的藥物，促進(jìn)人體對(duì)藥物的吸收利用，達(dá)到安全有效的治療效果［2］。優(yōu)化負(fù)載藥物的載體結(jié)構(gòu)和選擇具有優(yōu)異性能的載藥材料對(duì)藥物緩釋系統(tǒng)的開發(fā)起著關(guān)鍵作用［3］。其中，纖維狀載體不僅可以獲得較高的包封率和良好的緩釋效果，而且具有較大的比表面積和較好的柔性，還能根據(jù)需要進(jìn)行各種形狀的加工。微流控紡絲技術(shù)是生產(chǎn)各向異性與有序微纖維材料的有效方法［4］，可以制備出具有不同尺寸形貌和組分的微纖維，且微流控紡絲加工工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程綠色環(huán)保［5］。與傳統(tǒng)紡絲技術(shù)相比，微流控紡絲技術(shù)具有廣譜性、有序性、靈活性、穩(wěn)定性、安全性、可控性以及多元性等優(yōu)點(diǎn)［6］。因此，通過(guò)微流控紡絲技術(shù)可以較好地可控制備特定結(jié)構(gòu)的纖維狀藥物緩釋材料。

藥物載體材料能改變藥物進(jìn)入人體的方式與分布，可以控制藥物釋放的速度，增加藥物的作用時(shí)間，降低藥物的毒性，提高藥物的選擇性，是開發(fā)藥物緩釋系統(tǒng)的關(guān)鍵。海藻酸鈉（SA）［7］和殼聚糖（CS）［8］均為無(wú)毒、可生物降解、生物相容性好的天然有機(jī)高分子，在緩釋性藥物釋放系統(tǒng)的開發(fā)中已有相關(guān)研究，但其機(jī)械性能較差，遇水溶脹率高，因而在藥物包封、傳輸方面的應(yīng)用受限［9］。因此，本文將力學(xué)性能優(yōu)異、穩(wěn)定性好且生物相容性佳的聚乙烯醇（PVA）高分子材料與殼聚糖和海藻酸鈉進(jìn)行混合，以優(yōu)化藥物緩釋材料的性能；并以氨芐西

林鈉（AS）為模型藥物，采用微流控紡絲技術(shù)，利用同軸紡絲成型方法，制備PVA/CS/AS（PCA）和PVA/SA/AS（PSA）復(fù)合載藥纖維，以開發(fā)具有良好力學(xué)性能和藥物緩控釋性能的載藥纖維材料，為纖維基藥物緩釋醫(yī)用輔料的應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

殼聚糖（CS，摩爾質(zhì)量10000 g/mol，上海麥克林生化科技有限公司），氯化鈣（CaCl2，上海麥克林生化科技有限公司），海藻酸鈉（SA，摩爾質(zhì)量20000 g/mol，上海阿拉丁生化科技有限公司），聚乙烯醇1799（PVA，摩爾質(zhì)量120000 g/mol，上海阿拉丁生化科技有限公司），三聚磷酸鈉（TPP，上海阿拉丁生化科技有限公司），乙酸（江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司），氨芐西林鈉（AS，上海源葉生物科技有限公司），磷酸鹽緩沖液（上海源培生物科技有限公司，pH=7.4），上述試劑均為分析純（AR）。去離子水（電導(dǎo)率小于0.1 μS/cm，實(shí)驗(yàn)室自制）。

1.2 PVA復(fù)合載藥纖維的制備

稱取適量的PVA粉末加入到去離子水中，置于95 ℃ DF500型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（常州萬(wàn)豐儀器制造有限公司）中攪拌，至完全溶解。靜置一段時(shí)間后，得到無(wú)泡均勻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的PVA溶液。再稱取一定量的CS粉末溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的乙酸溶液中，以及一定質(zhì)量的SA粉末加入到去離子水中，攪拌、靜置、脫泡后，分別得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的CS溶液和2%的SA溶液。

將CS溶液和SA溶液分別與PVA溶液按一定的比例進(jìn)行混合，其中PVA與CS溶液質(zhì)量比為1.35∶1、1.80∶1、2.25∶1（即PVA與CS的質(zhì)量比為3∶1、4∶1、5∶1），PVA與SA溶液質(zhì)量比為8.0∶1、10.9∶1、14.2∶1（即PVA與SA的質(zhì)量比為36∶1、49∶1、64∶1）?；旌先芤涸诔叵聰嚢瑁⒓尤胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的AS，然后靜置脫泡得到紡絲液。最后，配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的TPP水溶液和2%的CaCl2水溶液，分別作為PCA和PSA復(fù)合載藥纖維的成型固化液。如圖1所示，在JNS/MF型微流控紡絲機(jī)（南京捷納思新材料有限公司）上進(jìn)行紡絲，滾筒接收器的轉(zhuǎn)速為25 r/min，平移速度為5 mm/min。所制備的纖維進(jìn)行冷凍-解凍循環(huán)3次，即可得到PCA和PSA復(fù)合載藥纖維。

1.3 藥物濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

稱取適量氨芐西林鈉原藥溶于磷酸鹽緩沖溶液中，分別得到質(zhì)量濃度為7、14、28、42 μg/mL和56 μg/mL的AS標(biāo)準(zhǔn)溶液。隨后利用MP513z型紫外分光光度計(jì)（上海三信沛瑞儀器科技有限公司）在209 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度，并繪出AS在PBS緩沖溶液中的標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用最小二乘法擬合濃度對(duì)吸光度的直線方程（見圖2），計(jì)算得到的線性回歸方程為：Y=0.02991X-0.1872（R2=0.99975），其中X表示AS質(zhì)量濃度，Y表示吸光度。

1.4 測(cè)試與表征

1.4.1 掃描電鏡（SEM）測(cè)試

將復(fù)合纖維用導(dǎo)電膠固定在電鏡臺(tái)上，噴金90 s，采用R-8100冷場(chǎng)發(fā)射電子掃描顯微鏡（日本日立公司），觀察纖維的表面形貌特征。測(cè)試條件為電壓3 kV，電流為10 mA。

1.4.2 傅里葉紅外光譜（FTIR）測(cè)試

將PVA、CS、SA、AS粉末以及剪碎后的PCA、PSA復(fù)合纖維分別與干燥后的溴化鉀（KBr）按照1∶100的比例混合研磨，制得KBr壓片。在5700型傅里葉變換紅外光譜儀（美國(guó)尼高力儀器公司）上進(jìn)行紅外光譜掃描，測(cè)試條件為25 ℃、65%的濕度環(huán)境，掃描波數(shù)范圍為400～4000 cm-1。

1.4.3 X射線衍射（XRD）測(cè)試

利用D8 Advance X射線衍射儀（德國(guó)布魯克公司）分別測(cè)試 PVA、CS、SA、AS粉末，以及PCA和PSA復(fù)合纖維的晶體結(jié)構(gòu)。測(cè)試條件為40 kV電壓，30 mA電流，掃描步長(zhǎng)為0.02°，掃描范圍為5°～60°。

1.4.4 力學(xué)性能測(cè)試

利用Instron3365材料試驗(yàn)機(jī)（美國(guó)英斯特朗公司）測(cè)試復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)力，拉伸速度20 mm/min，每個(gè)試樣測(cè)試30次，取平均值。

1.4.5 釋藥性能測(cè)試

稱取30 mg的載藥復(fù)合纖維，裝入透析袋（MD3525，25 mm）中，置于40 mL pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中，并在37 ℃的恒溫振蕩箱中振蕩。然后每隔1 h取3 mL溶液，測(cè)定其在209 nm處的吸光度，接著向燒杯中加入3 mL空白的磷酸鹽緩沖液，保持溶液恒定。最后根據(jù)AS的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出AS的質(zhì)量濃度，并根據(jù)式（1）計(jì)算出AS的藥物累計(jì)釋放率：

X/%=40Cn+∑3Cn-1W0×100" （1）

式中：W0為載藥纖維中的藥物總量，mg；Cn和Cn-1分別為第n次和前n-1次釋放介質(zhì)中的藥物質(zhì)量濃度，mg/mL。根據(jù)每小時(shí)的藥物累計(jì)釋放率繪制出相應(yīng)的藥物釋放曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合載藥纖維成型機(jī)理

在微流控紡絲過(guò)程中，為使復(fù)合纖維固化成型，如圖1所示，通過(guò)同軸紡絲針頭將不同濃度CS或SA與PVA混合得到的紡絲液從針頭芯層擠出，TPP或CaCl2水溶液作為固化液從針頭殼層流出，使擠出的紡絲液快速交聯(lián)固化成型，得到復(fù)合載藥纖維，然后通過(guò)卷繞得到取向牽伸的纖維。

殼聚糖帶有陽(yáng)離子氨基，與帶有陰離子的TPP會(huì)形成聚電解質(zhì)復(fù)合物，從而發(fā)生快速離子交聯(lián)反應(yīng)使纖維成型。因此，TPP陰離子與殼聚糖正電荷氨基基團(tuán)分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)是纖維凝膠化過(guò)程的關(guān)鍵［10］。當(dāng)采用PVA和SA作為載藥基體，CaCl2作為凝固浴時(shí)，海藻酸鈉的分子中含有—COO—基團(tuán)，其G單元（古洛糖醛酸）中的Na+與Ca2+發(fā)生交換，使海藻酸鈉溶液向凝膠轉(zhuǎn)變［11］，通過(guò)海藻酸陰離子與鈣離子間的相互作用，從而進(jìn)行交聯(lián)使纖維成形。

2.2 復(fù)合纖維的可紡性與形貌結(jié)構(gòu)

為了得到形貌結(jié)構(gòu)良好、紡絲成型穩(wěn)定的復(fù)合載藥纖維，通過(guò)觀察紡絲過(guò)程中纖維的成形情況，探討了不同比例紡絲溶液（AS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%）的可紡性。當(dāng)PVA含量較低時(shí)，紡絲液濃度低，纖維難以成形；增加PVA含量，紡絲液中的黏度增加，使得殼聚糖氨基陽(yáng)離子與磷酸根離子間的相互作用增強(qiáng)或海藻酸陰離子與鈣離子相互作用增強(qiáng)，纖維的可紡性提高；但當(dāng)PVA含量繼續(xù)增加，紡絲液黏度較大時(shí)，出現(xiàn)堵塞針頭的情況。因此，當(dāng)PVA與CS質(zhì)量比為3∶1、4∶1、5∶1，復(fù)合溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.4%、6.8%、7.2%時(shí)，PVA與SA質(zhì)量比為36∶1、49∶1、64∶1，復(fù)合溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.2%、8.4%、8.5%時(shí)，纖維可以連續(xù)紡絲，且不易斷頭。綜合而言，PCA和PSA復(fù)合纖維具有較好的可紡性，能夠在較寬的復(fù)合比例范圍內(nèi)紡絲成型。

為了進(jìn)一步分析可紡條件下制備的不同組份比例纖維在微觀結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，利用SEM對(duì)紡制的纖維進(jìn)行了觀察分析，結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出不同比例PCA復(fù)合纖維的直徑均約為（46±2.5） μm，殼聚糖含量較低時(shí)，纖維表面有縱向條紋，這是由于殼聚糖與三聚磷酸鈉交聯(lián)不夠緊密，在干燥過(guò)程中收縮形成了凹槽。此外，PSA纖維的直徑變化也不大，直徑約為（53±2.3） μm，且不同配比的PSA復(fù)合纖維均成型良好。

2.3 復(fù)合載藥纖維的紅外光譜

CS、SA、AS和PVA粉末，以及PCA、PSA復(fù)合纖維的紅外光譜圖如圖4所示。圖4中CS的紅外曲線，在3410 cm-1處對(duì)應(yīng)的寬峰為殼聚糖—OH和—NH的伸縮振動(dòng)，1653 cm-1處的峰對(duì)應(yīng)殼聚糖CO伸縮振動(dòng)，1086 cm-1處的峰對(duì)應(yīng)C—O的伸縮振動(dòng)。SA在3400、1609、1410、1029 cm-1處的吸收峰分別對(duì)應(yīng)—OH、—COOH、—CO、—C—O—C—基團(tuán)的伸縮振動(dòng)［12］。AS的紅外曲線在696 cm-1處和1602 cm-1處出現(xiàn)內(nèi)酰胺基（—CON—）和N—H變形振動(dòng)峰。

在PCA復(fù)合纖維的紅外光譜中，1123 cm-1和872 cm-1的吸收峰明顯增強(qiáng)，主要是因?yàn)闅ぞ厶桥c三聚磷酸鈉成功交聯(lián)，引入—PO和—P—O—C，同時(shí)在696 cm-1處出現(xiàn)了氨芐西林鈉骨架上的內(nèi)酰胺基（—CON—）變形振動(dòng)峰，說(shuō)明殼聚糖已成功交聯(lián)固化形成纖維，并將藥物成功包覆到PCA復(fù)合纖維中［13］。PSA復(fù)合纖維在696 cm-1處和1602 cm-1處出現(xiàn)了氨芐西林鈉骨架上的內(nèi)酰胺基（—CON—）和N—H變形振動(dòng)峰，說(shuō)明藥物已經(jīng)成功加入到PSA復(fù)合纖維中［14］。SA在1410 cm-1處的—COO—吸收峰在PSA紅外光譜圖中發(fā)生偏移，表明—COO—與和二價(jià)鈣離子發(fā)生離子交聯(lián)［15］。PCA和PSA曲線中沒(méi)有出現(xiàn)明顯的新特征峰，說(shuō)明AS與纖維基體之間沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，屬于物理共混狀態(tài)。

2.4 復(fù)合載藥纖維的XRD

載藥纖維中藥物的結(jié)晶會(huì)影響藥物的穩(wěn)定性及釋藥效果，因此本文利用X射線衍射儀對(duì)載藥PCA和PSA纖維，以及SA、CS、AS、PVA進(jìn)行了檢測(cè)對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，AS藥物在5.1°和17.4°處出現(xiàn)了典型的特征衍射峰；CS在14°和20°處顯示出兩個(gè)主要峰，分別是殼聚糖內(nèi)部水分子形成的水合晶格和殼聚糖的規(guī)則晶體；SA在14.3°處有一個(gè)特征衍射彌散峰［16］；PVA在19.35°處出現(xiàn)特征峰，這是聚乙烯醇的（101）晶面特征衍射峰，純PVA表現(xiàn)出比PSA更高的峰，這是由于PVA分子與SA的氫鍵而導(dǎo)致PVA的結(jié)晶度降低［17］。在PCA和PSA復(fù)合纖維的XDR譜圖中，可以看出PCA只出現(xiàn)了PVA和CS的特征衍射峰，PSA中只出現(xiàn)了PVA和SA特征峰，沒(méi)有出現(xiàn)AS的特性衍射峰，且沒(méi)有尖峰存在，說(shuō)明AS以無(wú)定形狀態(tài)分布在PCA和PSA復(fù)合纖維中。這是因?yàn)樗幬镌诶w維成型過(guò)程中被儲(chǔ)存起來(lái)，纖維固化后可以包封藥物，也限制了藥物的布朗運(yùn)動(dòng)，從而降低了藥物分子間相互碰撞的幾率，避免了藥物晶核的形成。

2.5 復(fù)合載藥纖維的力學(xué)性能

PCA和PSA復(fù)合載藥纖維的拉伸力學(xué)性能數(shù)據(jù)如圖6所示，從圖6中可以發(fā)現(xiàn)，PCA復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度高于PSA復(fù)合纖維，而PSA復(fù)合纖維的斷裂伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)大于PCA復(fù)合纖維。隨著PVA含量的增加，PCA和PSA復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均逐漸增加。當(dāng)PVA/CS質(zhì)量比為5∶1時(shí)，PCA復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度達(dá)到了68.9 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為3.0%。當(dāng)PVA/SA質(zhì)量比為64∶1時(shí)，PSA復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度為46.6 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到了66.8%。隨著PVA含量的增加，纖維中的PVA通過(guò)冷凍-解凍形成物理交聯(lián)，與PCA中殼聚糖和三聚磷酸鈉形成的物理交聯(lián)或PSA中海藻酸鈉與鈣離子形成的交聯(lián)構(gòu)成雙網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，PVA含量的增加，加強(qiáng)了PVA與CS或SA分子間的氫鍵作用，從而改善了纖維的力學(xué)性能。

2.6 復(fù)合載藥纖維的釋藥性能

不同PCA和PSA復(fù)合載藥纖維在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的釋藥曲線如圖7所示。從圖7可以看出，PCA載藥纖維中的藥物在前60 min內(nèi)快速釋放出來(lái)，后面120 min趨于平緩，總釋放時(shí)間約3 h。相較而言，PSA復(fù)合纖維能維持58 h的釋藥，前10 h纖維內(nèi)部發(fā)生溶脹，藥物由于纖維內(nèi)外濃度梯度差從內(nèi)部擴(kuò)散出來(lái)，藥物釋放速率比較快［18］；后面是纖維骨架的溶蝕，藥物從纖維內(nèi)部擴(kuò)散，使藥物的釋放率變緩。兩種纖維中PVA含量的增加均

會(huì)提高釋藥率，當(dāng)PVA/CS質(zhì)量比從3∶1增加到5∶1時(shí)，PCA復(fù)合纖維在180 min內(nèi)累計(jì)釋放率從38.5%提高到60%；當(dāng)PVA/SA質(zhì)量比為64∶1時(shí)，PSA復(fù)合纖維在58 h內(nèi)的藥物累計(jì)釋放率達(dá)94.1%。這是因?yàn)镻VA較少時(shí)，CS或SA相對(duì)較多，纖維內(nèi)部交聯(lián)程度高，結(jié)構(gòu)緊密，釋放難度大。因此，PCA復(fù)合纖維可用于某些急性疾病的治療，在短期內(nèi)釋藥量較大，且可以通過(guò)調(diào)節(jié)紡絲液組分控制藥物釋放率。而PSA具有較長(zhǎng)的釋放時(shí)間，能夠適用于治療某些慢性疾病，達(dá)到長(zhǎng)期有效釋藥的目的。

兩種纖維的釋藥性能差異是載體材料本身的性能與結(jié)構(gòu)不同造成的。殼聚糖本身是疏水的，在pH=7.4的磷酸鹽緩沖液中，殼聚糖分子的氨基無(wú)法發(fā)生質(zhì)子化，分子鏈相互纏繞，凝膠結(jié)構(gòu)變得致密［19］，藥物在纖維內(nèi)部難以擴(kuò)散，導(dǎo)致藥物的累計(jì)釋放率變低。相比殼聚糖，海藻酸鈉（SA）能夠溶解在去離子水中，是常見的陰離子聚合物。在液體環(huán)境中，海藻酸鈉交聯(lián)中的鈣離子因?yàn)殡x子交換游離出來(lái)，使得海藻酸鈉逐漸溶解，起到緩釋作用，藥物的累計(jì)釋放率較高且緩釋效果較好。

3 結(jié)論

本文利用微流控紡絲技術(shù)，將CS、SA分別與PVA溶液混合，并添加模型藥物AS作為紡絲液，紡制出PCA與PSA復(fù)合載藥纖維。通過(guò)SEM表征看出，兩種纖維均成形良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時(shí)測(cè)試了兩種纖維的力學(xué)性能，計(jì)算繪制了兩種纖維載藥后的藥物釋放曲線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著PVA含量的增加，PCA和PSA復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均逐漸增加，且PVA含量的增加還能提高藥物的整體釋放量。復(fù)合載藥纖維對(duì)藥物AS具有良好的控制緩釋效果，其中PCA復(fù)合纖維在短期內(nèi)釋藥量大，適用于急性疾病或突發(fā)疾??；而PSA復(fù)合纖維可以實(shí)現(xiàn)58 h的長(zhǎng)時(shí)間藥物釋放，當(dāng)PVA/SA質(zhì)量比為64∶1時(shí)，PSA復(fù)合纖維的藥物累計(jì)釋放率最高達(dá)94.1%，適合治療慢性疾病。

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Preparation of CS/SA-doped PVA composite fibers based on microfluidic

spinning technology and their drug release properties

JIANG" Xueni，" CAI" Weiting，" LIN" Hong，" ZHANG" Desuo

（School of Textile and Clothing Engineering， Soochow University， Suzhou 215021， China）

Abstract：

In recent years， the field of medicine has witnessed significant advancements， leading to an increased demand for drug slow release materials. As a result， drug slow release materials have emerged as a prominent area of research in the biomedical field. This is primarily due to their distinct advantages， including enhanced drug utilization and excellent biocompatibility. Fibrous drug sustained-release materials prepared by using microfluidic spinning technology offer a safe and stable means of loading drug molecules. Fibers， serving as drug release carriers， possess several advantages， including a large surface area and excellent biocompatibility. Therefore， this paper aimed to prepare composite drug-carrying fibers with slow-release properties using coaxial microfluidic spinning technology. The fibers were composed of natural polymer carriers， namely chitosan （CS） and sodium alginate （SA）， which possess excellent biocompatibility. Additionally， a polyvinyl alcohol （PVA） solution was mixed with different ratios of polyvinyl alcohol （PVA） solution to serve as the spinning solution. The present study investigated the drug release effect of two composite drug-carrying fibers， namely PVA/CS/AS （PCA） and PVA/SA/AS （PSA）， using ampicillin sodium （AS） as a drug model. Additionally， the study analyzed the influence of two types of natural polymer materials and their contents on the morphology and structure of the drug-carrying fibers， as well as their mechanical properties and drug release properties.

The findings indicate that both PCA and PSA drug-carrying fibers exhibit consistent formability and possess a favorable morphological structure. The drug was effectively preserved during the fiber molding process， preventing the crystallization of drug molecules， which is essential for maintaining drug efficacy and facilitating drug release. With the augmentation of polyvinyl alcohol （PVA） content， there was a gradual enhancement in the fracture strength and elongation at break of both PCA and PSA composite fibers. Moreover， the fracture strength of PCA composite fibers was found to be higher than that of PSA composite fibers， whereas the fracture elongation of PSA composite fibers was significantly greater than that of PCA composite fibers. In addition， both types of fibers exhibited a favorable slow-release effect on pharmaceutical substances， with the rate of cumulative drug release being increased proportionally to the PVA content in the spinning solution. Among the various types of fibers studied， PCA composite fibers exhibited a rapid drug release profile， with a significant amount of the drug being released within a short period of time. Specifically， when the mass ratio of PVA to CS was 5∶1， the cumulative release rate of the drug from PCA composite fibers reached 60% within 180 minutes. On the other hand， PSA composite fibers demonstrated a sustained drug release over an extended period of time， with a release duration of 58 hours. When the mass ratio of PVA to SA was 64∶1， the cumulative release rate of drug from PSA composite fibers reached 94.1%. To sum up， compared to PCA composite fibers， the release time and cumulative release rate of drugs are improved， which is suitable for the treatment of chronic diseases and achieves the purpose of long-term effective drug release. The disparity in drug release performance between the two fibers can be attributed to variations in the performance and structure of the drug carrier material itself. By utilizing two drug-carrying composite fibers and various components within the spinning liquid， it is possible to develop a system for slow drug release that can be designed to meet the needs of different drug dosing patients. This demonstrates the wide-ranging potential for the application of slow and controlled drug release.

Keywords：

polyvinyl alcohol; chitosan; sodium alginate; drug-loaded fibers; sustained release of the drug; coaxial microfluidic spinning