一种具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维，包括一个内芯部，所述的内芯部的外周设置有外鞘部，所述的内芯部和所述的外鞘部同轴延伸，所述的内芯部和所述的外鞘部中均含有药物和聚合物材料，所述的药物的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递增分布，所述的聚合物材料的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递减分布。本发明专利技术纳米纤维中的药物材料径向逆向分布的结构特征能够为众多新型药物的缓控释材料设计和制备提供有效实施方法。本发明专利技术飞制备工艺简单，单步有效、制备的纳米纤维芯鞘结构清晰、而且纳米直径小、线性好、直径分布均匀、纤维表面光滑。

Nano fiber with radial reverse distribution characteristic of medicine material and preparation method thereof

The present invention provides a pharmaceutical material radial distribution of nano fiber reverse, comprises an inner core, the outer periphery of the inner core is arranged on the outer sheath, the sheath extension portion of the coaxial portion of the inner core and said, containing the drug and polymer materials are in the core the and the outer sheath, the concentration of the drug along the diameter direction of fiber to back from the outside by distribution, concentration of the polymer material along the diameter direction of the fiber to the back from the distribution of reduction. The structure characteristics of the radial reverse distribution of the drug material in the nano fiber can provide an effective implementation method for the design and preparation of slow release controlled release materials of many novel drugs. The preparation process of the invention is simple, single step and effective, and the prepared nano fiber core sheath has clear structure, small nanometer diameter, good linearity, uniform diameter distribution and smooth surface of the fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维及制备方法
本专利技术属于材料学领域，涉及一种新型纳米层次物质的构效关系的建立技术，具体来说是一种具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维及制备方法。
技术介绍
高压静电纺丝技术（电纺）是一种自上而下(top-down)的纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、被认为是最有可能实现连续纳米纤维工业化生产的一种方法，应用该技术制备功能纳米纤维具有良好的前景。电纺聚合物功能纳米纤维一般以成纤聚合物为基材，通过加入活性成分而赋予纳米纤维功能，并充分利用电纺纳米纤维膜的独特性能而充分发挥活性成分的效用。这些独特的性能包括纤维直径小、纤维表面积巨大、纤维呈三维网状多孔结构、孔隙率高、纤维具有纳米尺度范围的直径却同时具有宏观范围的长度等。在生物医药领域，一般将药物加入聚合物溶液，形成共溶溶液作为纺丝液，通过普通电纺过程的快速干燥和成型，获得药物均匀分布在整个纳米纤维的载药纳米纤维。绝大部分载药纳米纤维都是该类药物均匀分布的、结构单一的纳米纤维，通过聚合物基材的理化性能和纳米纤维膜的特点而获得所需要的药物缓控释性能。虽有少量通过同轴电纺和并列电纺调控药物在纳米纤维中的分布，以获得所需药物控释性能的电纺芯鞘纳米纤维和乔纳斯纳米纤维，但是关于同时调控纤维的结构、结构纤维中每个部分的药物和聚合物的成分和组成的报道很少。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维及制备方法，所述的这种具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维及制备方法要解决现有技术中的纳米纤维缓释效果不佳的技术问题。本专利技术提供了一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维，包括一个内芯部，所述的内芯部的外周设置有外鞘部，所述的内芯部和所述的外鞘部同轴延伸，所述的内芯部和所述的外鞘部中均含有药物和聚合物材料，所述的药物的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递增分布，所述的聚合物材料的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递减分布。进一步的，所述的聚合物材料为水不溶型药用聚合物辅料。本专利技术还提供了上述的一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：1)采用可纺聚合物的溶液配成同轴电纺的外鞘部工作流体和内芯部工作流体，所述的外鞘部工作流体中的可纺聚合物的溶液的浓度大于内芯部工作流体中可纺聚合物的溶液的浓度；2)在所述的外鞘部工作流体和内芯部工作流体均添加有药物，所述的外鞘部工作流体中的药物的浓度小于内芯部工作流体中药物的浓度；3)将步骤2）的外鞘部工作流体和内芯部工作流体分别装入外鞘部工作流体注射器和内芯部工作流体注射器中，将鞘部工作流体和芯部工作流体分别装入鞘部工作流体注射器和芯部工作流体注射器中，所述的鞘部工作流体注射器安装在一个鞘部工作流体注射泵上，所述的芯部工作流体注射器安装在一个芯部工作流体注射泵上；采用一个同轴纺丝头，所述的同轴纺丝头中含有一个芯部毛细管和一个外层毛细管，所述的芯部毛细管设置在所述的外层毛细管的内部，所述的芯部工作流体注射器的出口和所述的芯部毛细管连接，所述的鞘部工作流体注射器的出口端和所述的外层毛细管直接连接；4)采用一个高压发生器，所述的高压发生器和所述的同轴纺丝头连接5)通过两台注射泵分别控制同轴纺丝头中芯鞘流体的注入速度，开启高压发生器，并调整高压值，在高压静电的作用下，以同轴纺丝头出口为模板，通过纤维接收平板收集纳米纤维，制备出具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维。本专利技术还提供了实现上述方法的同轴电纺装置，包括一个鞘部工作流体注射器和一个芯部工作流体注射器，所述的鞘部工作流体注射器安装在一个鞘部工作流体注射泵上，所述的芯部工作流体注射器安装在一个芯部工作流体注射泵上；还包括一个同轴纺丝头，所述的同轴纺丝头含有一个芯部毛细管和一个外层毛细管，所述的芯部毛细管设置在所述的外层毛细管的内部，所述的鞘部工作流体注射器的出口端与所述的纺丝头的鞘部毛细管直接相连，所述的芯部工作流体注射器的出口端通过高弹性硅胶管连接同轴纺丝头的芯部毛细管；还包括一个高压发生器，所述的高压发生器和所述的同轴纺丝头直接连接，在所述的同轴纺丝头出口端的下端设置有一个纤维接收平板。本专利技术的具有药物和载体材料按纤维径向进行逆向分布的芯鞘结构纳米纤维，纤维内部从壳层到内芯，药物呈现递增分布，而聚合物基材呈递减分布，这种分布特点有利于药物以一种均匀恒速的可控方式释放。该药物材料径向逆向分布的结构特征能够为众多新型药物的缓控释材料设计和制备提供有效实施方法。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术首次提出了一种电纺芯鞘纳米纤维中药物与载体材料按照径向逆向分布的概念，并通过传统同轴电纺工艺去实现这种芯鞘纳米纤维的制备，以提供药物的零级控释性能。而且本专利技术的制备工艺简单，单步有效、制备的纳米芯鞘结构清晰、而且纳米直径小、线性好、直径分布均匀、纤维表面光滑。附图说明图1为本专利技术使用的同轴电纺工艺过程放大观察图。图2为本专利技术所使用的同轴电纺装置示意图。图3为本专利技术的具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维的扫描电子显微镜图。图4为本专利技术的具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维的透射电子显微镜图。图5为本专利技术的具有药物材料径向逆向分布特征纳米纤维的结构示意图图6为本专利技术的纳米纤维所提供的药物零级控释图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。这些实施例仅用于解释本专利技术而不是用于限制本专利技术。凡采用与本专利技术相同或相似的方法，或做出的等价修改，均应落入本专利技术保护范围。实施例1：同轴电纺工艺的实施将12克醋酸乙烯纤维素和1克布洛芬放入100克由丙酮与N,N-二甲基甲酰胺按质量比3:1组成的混合溶剂中，配制成外鞘部工作流体。将6克醋酸乙烯纤维素和3克布洛芬放入100克由丙酮与N,N-二甲基甲酰胺按质量比3:1组成的混合溶剂中，配制成内芯部工作流体。将上述外鞘部和内芯部工作流体分别装入同轴电纺系统的相应注射器中，通过注射泵定量输送到同轴纺丝头中，接通纺丝头和高压静电发生器。按照如下工艺条件参数实施同轴高压静电纺丝工艺：鞘/芯流体流量为1.0/1.0mL/h，接收板离喷丝口距离为20cm,电压15kV。环境温度为(22±3)℃，环境湿度为59±5%。在上述工作条件下，对同轴电纺过程进行原位放大拍摄，电纺过程如图1所示，从同轴纺丝头出来一个芯鞘流体共同形成的复合泰勒锥，锥体的顶端发出一个直线射流，直线射流下面是高频拉伸的不稳定区域。所制备的药物材料径向逆向分布特征纳米纤维通过一个接地的铝箔包裹纸板收集器进行收集。实现上述方法的装置如图2所示，具体叙述如下：包括一个鞘部工作流体注射器4和一个芯部工作流体注射器5，所述的鞘部工作流体注射器4安装在一个鞘部工作流体注射泵2上，所述的芯部工作流体注射器5安装在一个芯部工作流体注射泵3上；还包括一个同轴纺丝头7，所述的同轴纺丝头7含有一个芯部毛细管和一个外层毛细管，所述的芯部毛细管设置在所述的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维，其特征在于:包括一个内芯部，所述的内芯部的外周设置有外鞘部，所述的内芯部和所述的外鞘部同轴延伸，所述的内芯部和所述的外鞘部中均含有药物和聚合物材料，所述的药物的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递增分布，所述的聚合物材料的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递减分布。

【技术特征摘要】
1.一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维，其特征在于:包括一个内芯部，所述的内芯部的外周设置有外鞘部，所述的内芯部和所述的外鞘部同轴延伸，所述的内芯部和所述的外鞘部中均含有药物和聚合物材料，所述的药物的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递增分布，所述的聚合物材料的浓度沿着纤维的直径方向从外到内呈递减分布。2.根据权利要求1所述的一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维，其特征在于：所述的聚合物材料为水不溶型药用聚合物辅料。3.权利要求1所述的一种具有药物材料径向逆向分布特征的纳米纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）采用可纺聚合物的溶液配成同轴电纺的外鞘部工作流体和内芯部工作流体，所述的外鞘部工作流体中的可纺聚合物的溶液的浓度大于内芯部工作流体中可纺聚合物的溶液的浓度；2）在所述的外鞘部工作流体和内芯部工作流体均添加有药物，所述的外鞘部工作流体中的药物的浓度小于内芯部工作流体中药物的浓度；3）将步骤2）的外鞘部工作流体和内芯部工作流体分别装入外鞘部工作流体注射器和内芯部工作流体注射器中，将鞘部工作流体和芯部工作流体分别装入鞘部工作流体注射器和芯部工作流体注射器中，所述的鞘部工作流体注射器安装在一个鞘部工作流体注射泵上，所述的芯部工作流体注射器安装在一个芯部工作流体注射泵上；采用一个同轴纺丝头，所述的同轴纺丝头中含有一个芯部毛细管和一个外层...

【专利技术属性】
技术研发人员：余灯广，张曼，郑招斌，张瑶瑶，张玲玲，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31