DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2021.110372
棒狀微粒由于其比表面積大、細胞攝取率高而成為重要的藥物遞送系統。然而，復雜的制備方法，如靜電紡絲后的機械拉伸和切割等因素限制了棒狀微粒的應用。本研究采用低粘度、低濃度、低分子量的聚丙交酯-乙交酯（PLGA）溶液，通過一步電噴霧法制備了尺寸均勻的微棒。與以往采用低濃度前驅體溶液制備聚合物微球的研究結果不同，當溶液濃度和聚合物分子量進一步降低時，可制備出直徑為0.5-2.0μm、長度為4-20μm的微棒。此外，在上調負載電壓、添加鹽和使用高介電常數溶劑后，微棒的長寬比顯著降低。根據表面波理論，長徑比為4.51·N（N=1、2、3...）的微棒的形成過程與實驗數據相吻合。此外，與DOX@PLGA微球相比，阿霉素（DOX）@PLGA微棒顯示出更高的包封效率和載藥能力。綜上，由一步電噴霧制備的微棒在生物醫學領域具有廣闊的應用前景。
圖1.不同PLGA（20kDa）濃度（w/v）下樣品的SEM圖像：（a）30％，（b）10％，（c）4.0％，（d）3.5％，（e）3.0％，（f）1.5％，（g）0.4％；溶劑：THF。比例尺：10μm。（h）PLGA微棒的長度和（i）直徑。（j）和（k）具有不同PLGA（20kDa）濃度的前體溶液的粘度。3.0％w/v濃度下，具有不同PLGA分子量的樣品的SEM圖像：（l）100kDa，（m）60kDa；溶劑：THF。比例尺：10μm。（n）3.0％w/v濃度下，具有不同分子量的PLGA溶液的粘度。（o）PLGA濃度和分子量對電噴霧產品形態的影響，比例尺：5μm。
圖2.PLGA（20kDa，3.0％w/v）微粒在不同電壓下的SEM圖像：（a）7kV，（b）8kV，（c）10kV，（d）14kV；溶劑：THF。比例尺：10μm；（e）PLGA微棒的長度和（f）直徑，每種樣品至少測量150個微棒的長度和直徑。用含不同鹽的前體溶液制備的PLGA（20kDa，3.5％w/v）微粒的SEM圖像：（g）純THF，（h）THF/KCl，（i）THF/NaAc，（j）THF/NH4F，比例尺：10μm；（k）PLGA微棒的長度和（l）直徑，每種樣品至少測量150個微棒的長度和直徑。含不同鹽的前體溶液的（m）歸一化電阻和（n）相應的歸一化電導率。（o）負載電壓和前驅體溶液電導率對電噴霧產品形態的影響，比例尺：5μm。
圖3.用不同溶劑制備的樣品的SEM圖：（a）丙酮，（b）DCM，（c）THF，（d）DMF，（e）HFIP，（f）DMSO；比例尺：10μm。（g）用丙酮、DCM、THF和TCM制備的PLGA微棒的長度。（h）用丙酮、DCM和THF制備的PLGA微棒的直徑，以及用DMF和HFIP制備的PLGA微球的直徑，每種樣品至少測量200個微粒。
圖4.（a）用不同溶劑制備的PLGA（20kDa）微棒的長寬比；用（b）丙酮，（c）DCM和（d）THF制備的PLGA微棒的長寬比，在丙酮、DCM和THF中的每種樣品至少測量400、600或800個微棒，n=3，x1、x2、x3、x4和x5是多峰高斯擬合曲線的峰值，并將其與理論值4.51·N（N=1、2、3...）進行比較。用（e）不同濃度，（f）不同負載電壓，（g）含有不同鹽的前體溶液制備的PLGA（20kDa）微棒的長寬比，在每個樣品中至少統計150個微棒的長寬比。
圖5.電噴霧過程中的射流破裂和微粒的形成方式：（a）微球，（b）長微棒，N＞1，以N=3為例，（c）短微棒，N=1；比例尺：2μm。
圖6.（a）制備PLGA微球和微棒以及DOX@PLGA微棒和DOX@PLGA微球的示意圖，計算的包封效率和載藥量，n=3。（b）與DOX@PLGA微棒或DOX@PLGA微球在0.0625-4mg/mL的濃度下共培養48小時的體外A549細胞的相對活性，n=3。與1mg/mL DOX@PLGA微棒或DOX@PLGA微球體外共培養，將A549細胞在3、6、12、24和48h時的相對活性標準化為未經處理的對照組，n=3。A549細胞在48h時的熒光圖像（用AO染色）：（d）對照組，（e）DOX組，（f）DOX@PLGA微棒組，（g）DOX@PLGA微球組；比例尺：200μm。（h）相對A549細胞活性在48h時的熒光圖像分析，n=3；（c-h）將A549細胞與10μg/mL DOX、0.984mg/mL DOX@PLGA微棒或1.148mg/mL DOX@PLGA微球共培養，這三組中的DOX濃度均為10μg/mL。
圖7.（a）在0.0625-4mg/mL的不同濃度下PLGA微球和微棒的照片和（b）溶血速率，n=3。
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