来源:Pharmaceutics 发布时间:2021/4/23 18:25:21
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多功能伤口敷料开发——透皮贴剂的新创意 | MDPI Pharmaceutics

论文标题:Polymer/Iron-Based Layered Double Hydroxides as Multifunctional Wound Dressings

期刊:Pharmaceutics

作者:Mariana Pires Figueiredo, Ana Borrego-Sánchez, Fátima García-Villén, Dalila Miele, Silvia Rossi, Giuseppina Sandri, César Viseras and Vera Regina Leopoldo Constantino

发表时间:23 November 2020

DOI:10.3390/pharmaceutics12111130

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期刊链接:https://www.mdpi.com/journal/pharmaceutics

伤口敷料可作为抵抗感染的物理屏障,同时也可作为药物递送的平台——将生物活性分子运送到伤口部位。多功能治疗敷料在组织再生过程中的重要作用,引起了制药行业的高度关注。

层状双氢氧化物 (Layered Double Hydroxide, LDH) 在体内体外良好的生物相容性及可改变药物释放动力学的可能性,使其存储和递送药物的功能脱颖而出;含有环烷酸盐 (Naproxenate,NAP) 的敷料具有镇痛作用,可以减轻伤口闭合期间的轻度至中度疼痛。因此西班牙格拉纳达大学César Viseras教授研究团队将这两种材料结合,开发出一种新型多功能敷料 (图1)

图1. 设计的新型多功能敷料及其多种成分的示意图。

这种新型多功能敷料是通过在聚醚 (Polyether, PE) 、聚酰胺 (Polyamide, PA) 单元 (合称为PEBA) 和LDH组成的分子骨架中插入氯离子或NAP阴离子形成 (图2),缩写为PEBA_X-Cl或PEBA_X-NAP。这项成果首次展示了基于PEBAX®和LDH颗粒的复合材料的设计以及对改良药物释放的PEBAX®敷料的开发。

图2. PEBA膜和复合材料制备过程的示意图。

将制备获得的多种PEBA膜进行多项体外表征,以了解最终材料以及各个成分的结构和性能 (图3),研究结果表明:原始PEBA是半透明的,而PEBA_NaNAP是模糊的,当存在LDH颗粒时,膜变成不透明且为橙色。原始PEBA的表面光滑,由于NaNAP颗粒的聚集,PEBA_NaNAP样品的表面变得粗糙。拉伸试验表明除Zn-Cl LDH以外,所有颗粒均改善了复合材料的断裂应力,表明NaNAP颗粒赋予膜相当大的刚度,作者猜想这可能与较低平均粒径有关。为了更好地了解不同材料的宏观特性对复合膜均质性的影响,文章对LDH粒径分布进行了评估。与插入NAP的LDH相比,原始LDH的平均粒径更高。其中,Mg-LDH的平均粒径较低,这种较低的多分散性有助于解释其不成对的性能,并且增加了PEBA_Mg-NAP膜的机械性能。PEBA_Zn-Cl样品的相反行为也具有同样的推论,通过光学显微镜、SEM及XRD检测,Zn-Cl颗粒的聚集度更高,机械性能较PEBA_Mg-NAP差。同时,可以观察到LDH与PEBA的相互作用得到了改善,这种改善可以反映在膜的厚度上,与Mg-Cl和Zn-Cl样品相比,PEBA_Mg-NAP和PEBA_Zn-NAP的膜厚度更低。

图3. (A) 聚合物样品的表面形貌 (B) 光学显微镜图像 (C) SEM显微照片和 (D) EDS光谱。

在多功能敷料的体外药物性能和体外生物学反应中,可以观察到通过改变LDH组合物中二价阳离子的性质会调节NAP释放速率。与Mg4FeAl-NAP相比,Zn4FeAl-NAP LDH的NAP释放延迟 (图4),这可能与前述PEBA_Mg-NAP样品颗粒在聚合物基质中分布更均匀有关。

图4. (A) PEBA_NaNAP、PEBA_Mg-NAP和PEBA_Zn-NAP样品的释放曲线,以及 (B) 对数-对数标度用于Power Law model的应用。

在细胞活力评估 (MTT分析,图5) 中,与各自的粉末状LDHs样品相比,所有LDH-PEBA膜均具有更高的细胞活力。与原始PEBA相比,PEBA_Zn-NAP、PEBA_Mg-Cl和PEBA_Mg-NAP表现出改善的生物学反应,这可能与插入NAP时有利的颗粒向PEBA分散有关。与NaNAP粉末和PEBA_NaNAP复合材料相比,插在Mg-LDH中的NAP分散在聚合物中,可降低药物的细胞毒性。

图5. MTT实验。

将NAP插入LDH可以改善聚合物与LDH的相互作用,从而大大提高PEBA的机械性能。此外,在这项工作开发的所有膜中,NAP释放持续至少8小时,可以通过改变膜的化学组成来调节药物的释放速率。开发的PEBA_Mg-NAP复合材料在各项评估测试中都表现出更好的性能,被认为是理想的配方,可作为治疗敷料。这项研究鼓励更多的学者可以探索将其他生物活性物质嵌入LDH中,以改善伤口愈合过程。

Pharmaceutics (ISSN 1999-4923, IF 4.421) 是一个国际型开放获取期刊。期刊主题涵盖了生物制药、药物递送、药物控释、药物制剂、药物靶向、药代动力学、纳米医学、药物遗传学、药物基因组学、药效学等。Pharmaceutics 采取单盲同行评审,一审周期约为12.7天,文章从接收到发表只需2.7天。

 
 
 
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