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以电纺丝纤维为载体构建用于治疗特应性皮炎的载药皮肤贴片

学术动态    2023-01-07 08:52

DOI: 10.1002/wnan.1829

 

皮肤具有复杂的多层结构,是环境与生物体之间最重要的屏障。本文描述了一些普遍存在的皮肤问题,着重介绍了湿疹,这些问题正影响着全世界越来越多的人。大多数特应性皮炎(AD)的治疗方法侧重于增加皮肤水分、防止细菌感染和外部刺激。局部和透皮治疗对药物输送有着特定要求。透气性、柔性、良好的力学性能、生物相容性和功效对于皮肤贴片非常重要。截至目前,电纺纤维主要用于伤口敷料,而且,它们的特性满足用于治疗AD的皮肤贴片的要求。活性剂可通过共混、同轴或并列静电纺丝以及物理吸附后处理掺入纤维中。电纺膜的药物释放受药物和聚合物特性以及将其结合到贴片中的技术的影响。本文详细描述了体外释放机制、影响药物输送的参数及其动力学,包括理论方法。此外,还介绍了对皮肤贴片设计的当前研究。综上所述,本文总结了目前使用电纺纤维作为皮肤药物输送系统的专有技术,同时强调了其作为特应性皮炎贴片的潜在应用优势。

 

图1.结构示意图:(a)皮肤的所有主要部分。(b)具有所有亚层和细胞类型的表皮;(c)患有AD的皮肤图像显示为膝盖后面的红色皮疹。

 

图2.局部(皮肤)给药和透皮给药系统的示意图比较,显示了通过皮肤的不同给药机制。

 

图3.前臂皮肤上的电纺贴片图像,插图为聚合物纤维的扫描电子显微镜照片,显示了表皮绷带的重要要求和特征。

 

图4.由填充聚合物溶液的注射器、不锈钢针头和接地收集器组成的静电纺丝装置:(a)固定以获得随机纤维,(b)旋转以获得定向纤维。药物掺入静电纺丝纤维的示意图:(c)含聚合物和药物混合物的溶液,(d)核壳纤维,其中药物可通过同轴针负载到核壳中。(e)并列静电纺丝,其中药物可以装入分开的针的一侧或两侧。(f)药物在纤维表面的物理吸附或化学固定。

 

图5.(a)随机和(b)定向PVB纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。

 

图6.药物释放:F1-核-壳纳米纤维,其中核为CA+KET,壳为PVP+KET,以及F2-三层纳米纤维,其中外层为PVP+KET、中间为CA、内层为CA+KET。(a)4天内KET的累积释放量,(b)第一阶段4小时释放。

 

图7.Janus纤维的双相药物释放曲线。首先,由于PVP溶解出现侵蚀机制,然后是纤维中药物的不溶部分扩散。

 

图8.通过静电纺丝纤维聚合物的药物释放机制(纤维横截面):(a)侵蚀,(b)降解,(c)溶胀,和(d)通过聚合物基质的扩散。

 

图9.与布洛芬IP和疏水性PCL混合的热敏pNIPAM减少突释效应的机制,可防止初始快速药物释放。

 

图10.药物释放取决于:(a)药物浓度,(b)纤维结构,以及(c)核壳和混合药物递送系统的结构参数。(d)与混合静电纺丝时间相关的不同厚度纳米纤维的药物释放。(e)超疏水材料中药物的洗脱释放机制。水在置换截留的空气中扩散到超疏水结构中,从而通过控制内部聚合物表面积暴露于释放介质的速率来调节药物释放。

 

图11.由PCL电纺纤维与阿昔洛韦和omega-3脂肪酸混合制成的用于治疗疱疹感染的皮肤敷料示例。

 

图12.用于皮肤水分测试的贴片方案:(a)单层PS膜,(b)单层PA6膜,(c)复合PS-PA6膜;夹层系统由以下材料制成:(d)置于皮肤上的PS膜和顶部的PA6膜,(e)置于皮肤上的PA6膜和顶部的PS膜。(f)带有麻油的光滑PCL(sPCL)和多孔PCL(pPCL)夹层贴片的示意图。(g)将纤维贴片浸泡在黑加仑籽油中6小时前后的皮肤水合作用。(h)志愿者贴片实验安排的代表性图像。通过PHBV、PHBV+5%EPO、PHBV+10%EPO电纺纤维和含额外EPO的样品的传热速率:(i)贴片和油应用后,(j)佩戴贴片3小时后。

 

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