雙刺激響應纖維素納米晶增強的電紡PHBV復合材料用于智能釋藥膜

DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.03.216

以鹽酸四環素（TH）為模型藥物，研究了雙刺激響應功能化纖維素納米晶聚[2-（二甲氨基）甲基丙烯酸乙酯]（CNC-g-PDMAEMA）增強的聚（3-羥基丁酸酯-共聚-3-羥基戊酸酯）電紡復合膜作為藥物遞送載體。結果表明，剛性CNC-g-PDMAEMA納米顆粒增強了PHBV的熱性能、結晶行為和親水性。此外，在6wt%的CNC-g-PDMAEMA中，纖維直徑均勻性、結晶能力和最高分解溫度（Tmax）都有很大的改善。此外，通過引入刺激響應型CNC-g-PDMAEMA納米填料，可以實現復合膜的智能化和長期持續釋放。闡明了基于零級、一級、Higuchi和Korsmeyere-Peppas數學模型的復合膜釋放機理，為實際的藥物釋放系統提供了有效的技術指導。

圖1.（a）示意圖顯示了制備CNC-g-PDMAEMA的主要過程，（b）原始CNC的SEM圖像和（c）CNC-g-PDMAEMA的TEM圖像，CNC-g-PDMAEMA（d）寬掃描和（e）C 1s XPS光譜，（f）在不同溫度（λ=600nm）下CNC-g-PDMAEMA懸浮液（0.15wt%）的紫外-可見透射率值。（g）pH值對CNC-g-PDMAEMA（0.1wt%）的Zeta電位和粒徑的影響。

圖2.（a）PHBV和PHBV/CNC-g-PDMAEMA復合膜的SEM圖像，其中不同CNC-g-PDMAEMA含量分別為（b）3wt%、（c）6wt%和（d）9wt% ，（e）納米纖維的平均直徑分布，（f）純PHBV和PHBV復合膜的接觸角值、（g）TGA曲線和（h）DSC曲線。

圖3.（a）不同載藥量的PHBV（5wt%TH）和PHBV/CNC-g-PDMAEMA復合膜（6wt%）的SEM圖：（b）5%TH（f），（c）15%TH（g），（d）相應復合膜的平均纖維直徑和接觸角值。

圖4.（a）不同載藥量（6wt%CNC-g-PDMAEMA）的CNC-g-PDMAEMA、藥物TH、純PHBV和PHBV復合膜的FT-IR光譜。（b）CNC-g-PDMAEMA和藥物TH的化學結構。

圖5.（a）在生理溫度為37℃的不同TH藥物負載下，純PHBV和PHBV/CNC-g-PDMAEMA（6wt%）復合膜中TH藥物的體外藥物釋放曲線，（b）從相應的PHBV復合膜中釋放TH藥物的擬議機理，以及（c）純PHBV（TH 5%）和（d）含5%TH的復合膜（6%CNC-g-PDMAEMA）的熒光顯微鏡圖像。

圖6.（a）37℃和（b）45℃下，PHBV/CNC-g-PDMAEMA（6wt%）中TH藥物在不同pH下的體外藥物釋放曲線。（c）圖解說明了PHBV復合材料膜在不同生理pH和溫度下可能的TH藥物釋放。