據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，美國(guó)加州大學(xué)河濱分校（UC Riverside）生物工程專業(yè)的一支研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種的新系統(tǒng)，利用通常用于血管縫合的聚合物材料制成一種膜，可以裝載治療藥物并植入體內(nèi)，利用壓電效應(yīng)通過(guò)機(jī)械力激發(fā)聚合物的電位來(lái)緩慢釋放藥物。該研究成果已發(fā)表于Applied Bio Materials雜志。這項(xiàng)研究克服了傳統(tǒng)藥物管理和控釋方法的局限性，有望改善癌癥及其它慢性疾病的治療。

一種可植入式壓電聚合物納米纖維，可在機(jī)械力作用下控制藥物的釋放量

傳統(tǒng)給藥的缺點(diǎn)包括重復(fù)給藥、體內(nèi)非特異性生物分布、無(wú)法提供長(zhǎng)期持續(xù)性以及細(xì)胞毒性高等，這些對(duì)慢性疾病的有效治療提出了挑戰(zhàn)。慢性疾病的給藥需要隨著時(shí)間的推移優(yōu)化藥物劑量，已達(dá)到最佳的治療效果。目前，大多數(shù)藥物控釋方法是將藥物封裝在可生物降解的氣泡狀容器中，隨著時(shí)間的推移，這些容器會(huì)溶解以釋放藥物。這種方法很難準(zhǔn)確地按時(shí)控制給藥。另外，其它涉及電池供電的給藥方式則存在生物相容性問(wèn)題。

加州大學(xué)河濱分校Marlan and Rosemary Bourns工程學(xué)院的生物工程副教授Jin Nam的實(shí)驗(yàn)室，一直從事研究利用生物相容性聚合物構(gòu)建干細(xì)胞修復(fù)組織和器官的支架結(jié)構(gòu)。其中，一種被稱為聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））的壓電聚合物，可以在機(jī)械應(yīng)力下產(chǎn)生電荷。Jin Nam意識(shí)到這種材料的壓電特性，有潛力成為藥物釋放系統(tǒng)的候選材料。

Jin Nam及其團(tuán)隊(duì)采用一種靜電紡絲技術(shù)來(lái)制造P（VDF-TrFE）納米纖維，并將其鋪設(shè)在一層薄墊上。通過(guò)靜電紡絲技術(shù)在納米尺度上構(gòu)建材料，可以優(yōu)化納米纖維的靈敏度，從而使藥物遞送系統(tǒng)能夠?qū)ι戆踩臋C(jī)械力作出響應(yīng)，同時(shí)對(duì)人體的日常活動(dòng)不敏感。此外，這種納米纖維的大比表面積使其能夠吸附相對(duì)更大量的藥物分子。

將制得的這種薄膜嵌入模擬活體組織的水凝膠后，利用治療性沖擊波進(jìn)行的一系列測(cè)試可以產(chǎn)生足夠的電荷，以將靜電附著的模型藥物分子釋放到周圍的凝膠中。研究人員可以通過(guò)改變施加的力和持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)整藥物釋放量。

Nam說(shuō)：“這種基于壓電納米纖維的給藥系統(tǒng)能夠按需局部輸送藥物分子，這對(duì)于癌癥治療等需要長(zhǎng)期、反復(fù)給藥的疾病非常有用。并且，這種納米纖維結(jié)構(gòu)的大表面積與體積比可以獲得更大的載藥量，從而使單次注射或植入，相比傳統(tǒng)給藥提供更長(zhǎng)的作用時(shí)間。”

另一方面，傳統(tǒng)基于降解或擴(kuò)散釋放的給藥系統(tǒng)往往初期顯示出爆發(fā)釋放，然后表現(xiàn)出不同的釋放速率，而基于壓電系統(tǒng)的藥物釋放具有線性分布的特性，可以實(shí)現(xiàn)更精確的給藥，且無(wú)需考慮植入時(shí)間的長(zhǎng)短。重復(fù)的按需藥物釋放試驗(yàn)顯示，這種壓電給藥系統(tǒng)每次激活的藥物釋放量相近，證實(shí)了釋放速率的可靠控制。

其藥物釋放動(dòng)力學(xué)的靈敏度可以通過(guò)控制納米纖維的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)，使其落在治療性沖擊波可激發(fā)的范圍內(nèi)。這種治療目的的沖擊波通常用于肌肉疼痛治療的手持式器械。尺寸更小、更靈敏的納米纖維可以用于深層組織的植入，例如肌肉下方的骨骼附近，而不太敏感的更大尺寸納米纖維可以用于皮下應(yīng)用，以避免意外撞擊造成的誤激發(fā)。

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