电纺丝设备:药用和芳香植物提取物与电纺丝方法相结合的创新生物活性纳米纤维材料

  • 发布时间:2024.11.11
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一、研究背景

自古以来,人类就对基于植物提取物的不同治疗策略产生了浓厚的兴趣,以治疗和预防一些重大疾病。有识之士和医学界都对植物的治疗功效颇感兴趣,但在植物的鉴定、功效、治疗剂量、毒性、标准化和监管方面还存在很多不确定性。如今,植物提取物作为药用化合物的资源,在饲料添加剂中的利用率不断提高,以满足最终客户对高质量天然安全产品的需求。

近年来,微纤维和纳米纤维结构的制造是科学界日益关注的一个领域。这主要是因为这些材料由直径在纳米级和微米级范围内的纤维组成,具有较大的比表面积和较小的孔径,使这些材料适合应用于医药、制药、食品包装、化妆品、农业、电子等领域。

拉丝法、模板法、相分离法、自组装法、挤压法和电纺丝法等方法都可用于制造微纤维和纳米纤维。其中,电纺丝是一种用途广泛、经济高效的方法,可用于获得具有所需形态和成分的微纤维和纳米纤维结构。电纺纤维可应用于生物医学领域,如药物输送系统、组织工程或伤口愈合;也可应用于化妆品、食品和食品包装应用或农业领域。此外,它们还可用作功能材料和设备,如复合加固材料、纤维过滤器、防护服、智能纺织品,以及能源和电子产品,如电池/电池组和电容器、传感器和催化剂。

为植物提取物的封装创造合适的载体是其未来应用的先决条件,这涉及到载体基质和技术的正确选择,以保持提取物的生物活性,同时确保高封装效率和有效的输送过程。聚合物在各种生物活性物质(BAS)载体的开发过程中发挥了重要作用,可通过多种方式为亲水性和疏水性生物活性物质长期提供剂量,同时具有化学惰性和相对较低的成本。此外,由于聚合物载体能够轻松地将药物输送到体内,因此其在给药方面的应用也在不断增长。

近年来,由于配方技术的创新,人们对制造具有拉长或丝状形态的非球形载体越来越感兴趣。这些超分子结构具有独特的理化特性,作为药物输送系统具有明显的优势。最近,电纺丝是将生物活性成分封装到纤维材料中的一种多功能、灵活而高效的方法,可用于制造高效的给药系统。由于电纺纤维具有多孔性,因此可以在其体积中加入活性物质,或通过化学或物理吸附将生物活性分子固定在其表面。通过调整溶液和工艺参数以及环境条件,可以控制纤维的结构、形态和孔隙率。

 

二、摘要

自古以来,人类就知道植物可以治病。近来,植物提取物因其天然来源和广泛的理想特性而受到越来越多的关注。纳米技术的进步和创新使人们能够生产出性能更强的新型材料,并将其广泛应用于各种领域。电纺丝是一种尖端、灵活和经济的技术,可以制造出具有可调结构、特性和功能的连续纳米和微纤维膜。电纺丝纤维材料具有表面积体积比大、孔隙率高且孔径小等有用特性,因此可用于药物输送、组织工程、伤口愈合、化妆品、食品包装、农业和其他领域。 通过将植物提取物封装在合适的聚合物基质中,电纺丝可以提高这些提取物的药用潜力,从而提高其生物利用率,并在目标部位保持所需的生物活性化合物浓度。此外,所制造的混合纤维材料还具有抗菌、抗真菌、抗肿瘤、抗炎和抗氧化等特性,使所获得的结构在生物医学和制药应用中具有吸引力。本综述总结了目前已知的通过电纺丝制造含有多种植物提取物的纤维材料的方法。文中讨论了含有提取物的微纤维和纳米纤维的一些潜在应用,如伤口敷料、给药系统、组织工程支架和活性食品包装系统。

 

三、结论

本综述总结了通过电纺丝方法在纳米和微纤维聚合物材料中添加不同天然植物提取物领域取得的成就。大部分报告都是在过去 3-4 年间发表的。这表明,人们对这种具有多种理想化学和物理性质以及不同治疗效果的混合材料的兴趣正在不断增长。通过电纺丝将药用植物提取物与生物聚合物相结合,为创造新一代具有多种用途的复杂生物材料打开了大门。

静电纺丝中从植物材料中提取步骤

1.从植物材料中提取生物活性化合物的一般步骤示意图。

 

静电纺丝:聚合物的结构

2.最丰富的生物聚合物和天然聚合物的结构。

 

静电纺丝装置示意图

3.电纺丝/电喷雾装置示意图。

 

静电纺丝使用溶剂的显微图

4.使用 (a) 丙酮/水和 (b) 乙醇/丙酮溶剂系统的 Curc/PVP-on-CA 垫的 SEM 显微照片。

 

静电纺丝的溶液图像

5.电解聚乳酸和聚乳酸/P. oleracea 垫的纺丝溶液图像、扫描电镜显微照片、抗氧化活性、成纤维细胞染色和细胞毒性测定。

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