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一、研究背景
人体的主要器官是皮肤,它是抵御外来微生物的最初屏障,为底层细胞和器官提供生理和机械支持,同时防止外来物质的进入。任何损伤或感染都会损害这层保护层,导致各种皮肤状况和自身免疫性疾病,如特应性皮炎、皮肤色素沉着障碍、痤疮和皮肤癌。组织再生是修复受损皮肤的关键,包括四个不同的阶段:止血、炎症、增殖和重塑。在整个愈合过程中,可以利用皮肤的广泛表面积来帮助递送纳米颗粒系统和纳米纤维膜,通过药物负载来靶向治疗皮肤病。
碳水化合物聚合物,如壳聚糖或海藻酸盐,显示出强大的粘合性能。这一特性增强了纳米递送系统在皮肤上的保留,延长了药物释放时间,并允许基于碳水化合物聚合物的纳米颗粒或水凝胶的产生,具有调节的药物释放能力。将抗癌药物封装在纳米结构中,可以控制药物释放,从而提高疗效,减少副作用,提高治疗效果。基于碳水化合物聚合物的纳米递送系统可以同时递送多种治疗药物,从而实现联合治疗。利用碳水化合物的固有特性,纳米纤维膜为皮肤应用提供了许多可能性。
研究人员已经广泛研究了如何利用各种纳米输送系统,如金属纳米颗粒、脂质体、固体脂质纳米颗粒、纳米乳液和碳纳米材料,来实现活性化合物的精确输送到皮肤上。纳米技术的应用扩展到各种医疗条件的治疗,如心血管疾病、传染病、胃肠疾病、神经退行性疾病、疼痛管理和伤口愈合。纳米纤维的制造涉及一系列的制造技术,包括静电纺丝、相分离、物理制造和化学合成。
制备的纳米纤维膜在皮肤渗透和伤口愈合过程中表现出显著的抗菌性能和效果。对金黄色葡萄球菌(抑菌率99.86%)和大肠杆菌(抑菌率99.7%)均有显著的抑制作用,且不损害人体皮肤成纤维细胞。此外,可以通过优化过滤介质来提高过滤效率,达到更好的抗菌性能。通过在分子水平上调整纳米纤维膜的特性,研究人员成功地开发出了一种新的透皮给药系统,该系统具有良好的生物相容性和提高的载药能力。通过静电纺丝制备的载药纳米纤维膜,通过促进强健血管内皮的发育,确保持续的屏障功能,延长药物释放时间,为治疗皮肤疾病提供了机会。纳米纤维具有高孔隙度、互联性和柔韧性,非常适合用于针对各种皮肤状况的靶向治疗,包括癌症、细菌感染、炎症和伤口。
二、摘要
近年来,利用不同的静电纺丝方法成功地制备了各种高性能、多用途的纳米纤维膜。作为药物的载体,它们因其独特的抗菌特性和愈合伤口的能力而受到越来越多的关注,从而改善了药物的传递和释放。这种品质使它们成为治疗各种皮肤疾病的诱人选择,如伤口、真菌感染、皮肤变色障碍、皮炎和皮肤癌。这篇文章提供了全面的信息静电纺丝程序,纳米纤维膜的分类,和他们在皮肤病学中的应用。此外,它还深入探讨了成功的案例研究,展示了纳米纤维膜在皮肤病领域的应用,以促进其实质性进展。
三、结论
电纺纳米纤维在医药外用方面取得了重大进展。静电纺丝是一种生产纳米纤维和高孔隙率纳米纤维膜的有效技术。各种药物,包括抗癌药物、蛋白质、抗生素、RNA和DNA,已经被加入到电纺纳米纤维中。在电纺纳米纤维中嵌入药物并将药物涂在其表面等方法已被用于制造电纺纳米纤维支架,作为药物的纳米载体。这些方法通过调节药物释放动力学,有助于在特定部位实现可控和持续的药物递送。除了能够控制药物释放外,静电纺丝技术还可以改善治疗效果并降低毒性水平。各种各样的药物都可以加入到电纺丝纳米纤维中。世界各地的研究人员广泛研究了电纺纳米纤维作为药物递送系统的有效性,评估了可降解和不可降解聚合物对药物通过电纺纳米纤维持续释放的影响。
纳米纤维薄膜已被广泛应用,特别是在评估体内稳定性、耐久性和生物相容性方面。这些属性在医疗环境中对于生物传感器、伤口愈合、组织再生和药物输送等任务至关重要。由于难以大规模生产具有所需性能的纳米纤维,因此在利用电纺纳米纤维用于能源器件方面也面临挑战。问题源于传统静电纺丝方法的局限性,包括低效率、高电压要求和现场纳米纤维沉积的复杂性。此外,静电纺丝纳米纤维支架中的细胞渗透仍然是一个问题,但在制造用于3D结构的具有改进细胞渗透的支架方面正在取得进展。增强纳米纤维的结构需要大量的能量和专业知识,以使纳米纤维膜更好地整合在治疗皮肤状况中,利用其伤口愈合能力。这一进展为探索用于伤口愈合的各种聚合物基质和药物铺平了道路。因此,载药纳米纤维膜在治疗皮肤疾病等外部伤口方面提供了新的机遇和挑战,为潜在的大规模商业化提供了巨大价值。
图1.原理图显示了通过形成LAPS芯鞘纳米纤维将LA封装到PS中的同轴静电纺丝过程,已获得ACS出版物的许可。
图2.双喷丝孔静电纺丝支架PU-CEO/PVA-Gel-nCeO2的示意图,已获得ACS出版物的许可。
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纳米纤维及其应用