一、研究背景

近三十年来，由于纳米纤维的快速发展和对其制备方法的深入了解，纳米纤维在各种应用中得到了极大的关注。这些纳米结构被定义为具有纳米级直径和理论上无限长度的超细纤维，具有独特的性能，例如大表面积和具有纳米级纤维内孔形成高度多孔的三维网络的能力。高表面积体积比使纳米纤维具有不同于普通纤维的特性，在过滤、分离、催化、电子、纺织和生物医药等诸多领域具有革命性的潜力。

纳米纤维的制备方法多种多样，其中通过静电纺丝设备制备是最常用的方法。它允许在一个步骤中制备具有确定形态和纳米或微米直径的纳米纤维，适用于工业规模的连续生产，被认为是制备纳米纤维最经济的方法。在静电纺丝过程中，导电溶液的粘弹性射流在接地集电极和连接高压电源的金属针之间建立的电场中被拉长和弯曲。这一过程使射流直径从几百微米减小到纳米尺寸。溶剂的同时快速蒸发导致固体纳米纤维沉积在接地集电极上。静电纺丝工艺和纳米纤维性能受到溶液性质、工艺参数和环境条件等多种因素的影响，这些因素在文献中都有详细的描述。这些因素之间复杂的相互作用使得人们很难准确地预测所制备的纳米纤维的性能。研究最广泛的纳米纤维的物理化学性质包括其形态、直径、纤维间和纤维内孔隙度、结晶度、机械性能（如强度和柔韧性）、纳米纤维的膨胀、分子间相互作用和表面性能。此外，纳米纤维的生物特性，如生物相容性、免疫调节作用、细胞机械传感以及对细胞或组织的影响，也被认为是纳米纤维表征的重要方面。然而，当纳米纤维被设计为药物传递系统时，其关键特性包括药物负载、药物包裹效率、药物释放动力学以及它们在体内的性能。

二、摘要

亲水纳米纤维在输送具有不同特性的药物方面具有广阔的应用前景。然而，掺入这些纳米纤维的不同药物对其性能的影响仍然知之甚少。在这项研究中，我们系统地探索了布洛芬、卡维地洛、扑热息痛和二甲双胍（盐酸）等模型药物如何影响由聚乙烯氧化物和波洛沙姆188组成的亲水性纳米纤维（重量比为1:1）。我们的研究结果表明，药物影响电纺丝聚合物溶液的电导率和粘度，导致电纺丝产品的形态发生明显变化。具体来说，在制备聚合物溶液时选择的溶剂乙醇中溶解度低的药物可以形成直径均匀的连续纳米纤维。此外，二甲双胍在乙醇中的溶解度较低，导致纳米纤维表面出现颗粒。此外，更多亲水性药物的掺入增加了纳米纤维垫的表面亲水性。然而，药物理化性质的变化并不影响载药量和包封效率。我们的研究还表明，药物性质不会显著影响药物从纳米纤维的立即释放，突出了所使用的亲水聚合物的主导作用。本研究强调了在设计用于药物传递的亲水性纳米纤维时，考虑特定药物性质的重要性，如溶解度、亲水性以及与用于静电纺丝的溶剂的相容性。这些考虑对于优化药物输送系统的特性至关重要，这对于实现治疗疗效和安全性至关重要。

三、结论

在这项研究中，我们证明了掺入药物的理化性质对亲水性纳米纤维的理化性质的影响。我们的发现强调了药物在用于制备静电纺丝聚合物溶液的溶剂中的溶解度和药物的盐形态是影响聚合物溶液动态粘度和电导率的关键性质。因此，这些因素对静电纺产品的形貌有重要影响。此外，我们发现在纳米纤维中掺入更多的亲水药物可以增强纳米纤维的表面亲水性，而掺入更多的疏水药物对纳米纤维表面性能的影响可以忽略不计。然而，掺入药物的物理化学性质对载药量、药物包载效率和药物快速释放的影响很小，这主要由所采用的亲水性聚合物的固有性质决定。总之，我们的研究结果强调了在设计和优化基于纳米纤维的给药系统时考虑药物特异性物理化学性质的重要性。

图1.研究模型药物的化学结构。

图2.所研究的所有配方的电纺丝纳米纤维和相应聚合物薄膜的代表性SEM图像。