一、研究背景

肿瘤的形状和位置各不相同，通常分为良性和恶性。良性肿瘤通常造成的伤害很小，通常会造成局部阻塞和压迫。恶性肿瘤被称为 “癌症”，由不同于体内正常细胞的细胞组成。正常细胞的生长受到限制，而癌细胞却不受抑制地增殖。癌细胞在增殖过程中会消耗正常细胞所必需的营养物质，导致健康细胞衰退和死亡。此外，这些癌细胞还会产生对人体有害的毒素。化疗是癌症治疗的一个重要方面，旨在阻止癌细胞的分裂和生长。然而，化疗也因其高毒性、耐药性和有限的选择性而带来全身副作用。肿瘤治疗面临的挑战包括药物消除速度快、对肿瘤组织的给药不足以及向其他器官转移的风险。因此，癌症化疗往往会产生剂量相关毒性和副作用，如免疫抑制、神经病变和脱发。

纳米静电纺丝设备可用于将药物融入纳米纤维，从而降低药物释放速度，延长释放时间，最大限度地减少药物分散，并有效减轻多种药物给药可能产生的不良反应。此外，电纺药物负载纳米纤维还能同时容纳多种药物，促进它们之间的协同效应。这种协同作用可使最初耐药的化合物恢复活力，产生新的治疗效果。图 1 描述了过去 20 年中在 “Web of Science ”数据库中发表的文章的上升轨迹，分别侧重于 “电纺丝与药物输送 ”和 “电纺丝与癌症”。如图 1a、b 所示，数据显示电纺丝在给药方面的应用不断增加，主要研究领域包括持续释放、药物组合和靶向释放。图 1c,d 中的数据表明，电纺丝在癌症治疗研究中的应用日益广泛。大部分研究涉及肺癌和乳腺癌，对其他类型癌症的研究也在逐年增加。

图1.在 “Web of Science ”平台上检索到的以(a,b) “电纺丝与药物输送 ”和(c,d) “电纺丝与癌症 ”为主题的研究统计。

本综述的主要目的是评估电纺纳米纤维在应对癌症化疗的巨大挑战方面的功效和作用，强调其在减轻药物相关毒性和提高药物输送效率方面的潜力。

二、摘要

在 21 世纪，化疗是治疗流行疾病的主要方法，但耐药性仍然是一个紧迫的挑战。与口服和植入式给药模式相比，利用纳米静电纺丝设备支持化疗药物可提供持续和可控的释放方法，从而对不同类型的肿瘤进行局部治疗。此外，电纺丝的芯-鞘结构在双重载药方面具有优势：芯层和鞘层可携带不同的药物，有利于协同治疗，对抗化疗药物耐药性。这种方法最大程度地减少了病人因服用多种药物而产生的不适感。电纺纤维不仅能输送药物，还能整合金属颗粒和靶向化合物，从而将化疗与磁疗和热疗相结合，实现癌症的综合治疗。本综述深入探讨了电纺丝的制备技术和针对各种癌症的药物输送方法，展望了它们在癌症治疗中的广阔前景。

三、结论

电纺丝是一种通过静电力制造纳米级纤维的多功能方法。这种技术可以精确控制针状结构，从而促进核心-鞘、杰纳斯、平行和偏心结构等特殊结构的产生。此外，通过调整聚合物成分、流速和电压设置，还能制造多孔、空心和串珠结构。这些独特的结构极大地影响了药物释放动力学，在癌症治疗的不同阶段发挥着不同的作用。然而，在扩大电纺丝大规模生产方面仍然存在挑战，这也是当前研发工作的一个焦点。

随着电纺丝技术的发展，可用于制备纳米纤维的原材料范围也在逐步扩大。具有良好生物相容性的有机化合物、各种药物分子，甚至基因片段都可以用于电纺丝，并可根据具体应用要求进行组合。电纺纳米纤维主要由生物可降解聚合物组成，在治疗癌症方面具有多功能性，无需移除，目前已对其各种应用进行了广泛研究。

芯-鞘结构常用于渐进式药物释放，它将药物封装在芯层中，通过鞘中的疏水性聚合物逐渐释放出来。对芯鞘厚度进行微调可精确控制药物释放率，这是治疗癌症的一种常用策略。最近的趋势包括在电纺纤维溶液中加入微粒。例如，加入磁性电纺丝可将化疗与磁疗、热疗或放射疗法结合起来。这一创新大大拓宽了癌症治疗的选择范围，并有助于消除耐药性。

此外，电纺丝可针对特定癌症类型进行定制，这也证明了它的适应性：它可与对 pH 值敏感的聚合物一起用于结肠癌的精确给药、与亲水性聚合物一起用于口腔癌的快速释放，以及与浮动的载药纤维膜一起用于胃癌治疗。这种方法可满足癌症治疗中的各种药物释放和植入需求，是未来应用的一个前景广阔的途径。

图2.不同结构的电纺药物纳米纤维的 SEM 和 TEM 图像。单流体电纺：（a）珠串纤维。(b) 光滑纤维。(c,d) 芯鞘纤维。双流体电纺丝：（e）光滑纤维。(f) 芯鞘纤维 (g) 珠状芯鞘纤维(h) Janus 纤维。多流体电纺丝：(i) 双层芯鞘纤维。(j) 三层芯鞘纤维(k) 四层芯鞘纤维。(l) 两芯一鞘纤维。

图3.应用多柔比星和阿帕替尼联合治疗克服癌症的多药耐药性。(a) 载药纤维装置的制作和应用示意图。(b) 重量变化。(c) 肿瘤裸鼠的生存曲线。

图4.膨体电纺纳米纤维支架在结肠癌治疗中的应用。(a) 管状支架示意图。(b) 改良电纺机示意图。(c) 暴露肿瘤的宏观图像。(d) 植入药物支架的机制和过程及其在结直肠癌治疗中的作用。A，将放气的球囊导管和压缩的载药支架插入狭窄部位；B，充气球囊扩张支架并压迫肿瘤，恢复肠腔；C，支架拓宽肠道；D和E，药物从包膜中释放出来，对肿瘤进行局部有效治疗。

图5.电纺纤维在探索肺癌机制和模拟肿瘤微环境中的应用。(a) 肺泡结构示意图。(b) 以 PLGA 纳米纤维膜为基底、通过电纺丝方法制备的微流控芯片示意图。(c) 芯片上培养 A549 细胞的示意图。(d) 与 HFL1 细胞共培养的 A549 细胞。(e）A549 细胞与 HFL1 细胞和 HUVECs 共同培养。

图6.纤维膜支架在尿路癌中的应用。(a) 支架制备。(b) 植入肿瘤表面的装有 EPI 的电纺聚酯支架的体内抗肿瘤效果。(c）电纺聚酯支架在防止上尿路肿瘤复发和修复输尿管方面的应用示意图。(d) 携带 T24 肿瘤的小鼠治疗和肿瘤切除后的图像。从左至右：对照组、PCL15/PLGA 组、PCL25/PLGA 组、PCL15/PLGA + EPI5 组、PCL15/PLGA + EPI10 组、PCL25/PLGA + EPI5 组和 PCL25/PLGA + EPI10 组。