本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)，特別涉及一種各向異性載藥核殼纖維支架及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、靜電紡絲制備的載藥纖維支架因能模擬天然細(xì)胞外基質(zhì)且具備藥物緩釋特性，在組織修復(fù)、抗炎抗凝等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，成為滿足復(fù)雜治療需求的重要研究方向。然而現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)單軸靜電紡絲纖維僅能實(shí)現(xiàn)單一藥物負(fù)載，若嘗試同時(shí)負(fù)載多種理化性質(zhì)不同的藥物，易因藥物間直接接觸引發(fā)團(tuán)聚、活性相互抑制等相容性問(wèn)題，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同藥物的獨(dú)立釋放調(diào)控，難以匹配復(fù)雜治療場(chǎng)景下對(duì)多重藥物時(shí)序性、靶向性釋放的要求。
2、為解決多藥物負(fù)載難題，同軸靜電紡絲技術(shù)雖能制備核殼結(jié)構(gòu)纖維，實(shí)現(xiàn)藥物物理隔離，但現(xiàn)有核殼結(jié)構(gòu)常因聚合物界面相容性不足出現(xiàn)分層、藥物滲漏等問(wèn)題，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與釋藥效果。同時(shí)，組織工程中常用的聚乳酸、聚己內(nèi)酯等合成聚合物雖具備良好的生物相容性、可降解性與力學(xué)性能，但其本身缺乏生物活性位點(diǎn)，導(dǎo)致細(xì)胞黏附性不佳，難以支撐組織修復(fù)所需的細(xì)胞增殖微環(huán)境。
3、盡管部分研究嘗試采用明膠等天然聚合物進(jìn)行改性以提升生物活性，但天然明膠穩(wěn)定性較差，傳統(tǒng)交聯(lián)方式要么存在毒性殘留風(fēng)險(xiǎn)，要么交聯(lián)效果不佳，無(wú)法兼顧生物活性保留與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且難以對(duì)藥物初期釋放速率進(jìn)行有效調(diào)控，易出現(xiàn)藥物突釋現(xiàn)象，進(jìn)一步限制了載藥支架的臨床應(yīng)用價(jià)值，因此開(kāi)發(fā)兼具多藥物分區(qū)負(fù)載、獨(dú)立控釋、界面穩(wěn)定及高生物活性的載藥支架成為當(dāng)前領(lǐng)域的迫切需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在改善背景技術(shù)中的至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。
2、本發(fā)明第一方面提供一種各向異性載藥核殼纖維支架，依次包括核層、第一殼層和第二殼層；
3、其中，核層包括多孔核層基體和負(fù)載于多孔核層基體的親水藥物，多孔核層基體由聚已內(nèi)酯形成；
4、其中，第一殼層包括多孔殼層基體和負(fù)載于多孔殼層基體的疏水藥物，多孔殼層基體由聚乳酸形成；
5、其中，第二殼層由改性明膠經(jīng)京尼平交聯(lián)固化得到，改性明膠由明膠經(jīng)過(guò)甲基丙烯?；玫?。
6、本技術(shù)提供的各向異性載藥核殼纖維支架中多孔核層基體由聚己內(nèi)酯形成，聚己內(nèi)酯為優(yōu)良生物相容性聚合物，具有與人體組織修復(fù)周期匹配的適宜降解速率、良好的機(jī)械強(qiáng)度及優(yōu)異的分子鏈結(jié)構(gòu)特性，聚己內(nèi)酯分子鏈中含有的酯鍵易水解降解，且結(jié)晶度適中，可形成利于親水藥物分散的微環(huán)境，避免藥物團(tuán)聚，同時(shí)聚己內(nèi)酯與親水藥物（如肝素鈉）具有良好適配性，能通過(guò)物理吸附與分子間作用力實(shí)現(xiàn)親水藥物的穩(wěn)定負(fù)載，為藥物的長(zhǎng)效、可控釋放奠定基礎(chǔ)。第一殼層包裹于核層外部，形成纖維支架的中間鞘層，第一殼層的基體（多孔殼層基體）由聚乳酸形成，聚乳酸具備優(yōu)異的生物相容性與生物降解性，且與核層的聚己內(nèi)酯具有良好的聚合物相容性，兩者分子鏈結(jié)構(gòu)相似，可通過(guò)共溶劑紡絲工藝實(shí)現(xiàn)分子鏈纏結(jié)，形成穩(wěn)定、連續(xù)的核-殼界面，避免傳統(tǒng)核殼結(jié)構(gòu)因界面不相容導(dǎo)致的分層、藥物滲漏問(wèn)題。第一殼層負(fù)載的疏水藥物（如姜黃素）與聚乳酸的疏水特性相適配，疏水藥物能均勻分散于聚乳酸基體中，實(shí)現(xiàn)與核層親水藥物的物理隔離，該分區(qū)負(fù)載設(shè)計(jì)從根本上解決了親水與疏水藥物直接接觸引發(fā)的團(tuán)聚、失活或相互抑制問(wèn)題，確保兩種藥物在儲(chǔ)存與釋放過(guò)程中互不干擾。第二殼層作為本技術(shù)各向異性載藥核殼纖維支架的最外層結(jié)構(gòu)，其由甲基丙烯?；男悦髂z經(jīng)京尼平交聯(lián)固化得到，明膠為天然生物大分子，具有優(yōu)異的生物相容性、細(xì)胞黏附性，但天然明膠穩(wěn)定性差、易降解，本技術(shù)通過(guò)甲基丙烯?；男詫?duì)明膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，在明膠分子鏈上引入甲基丙烯酰基，既保留明膠原有的生物活性位點(diǎn)，又顯著提升明膠的化學(xué)穩(wěn)定性與反應(yīng)活性，為后續(xù)交聯(lián)固化提供反應(yīng)位點(diǎn)。本技術(shù)選用京尼平作為交聯(lián)劑而非選用傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑，核心優(yōu)勢(shì)在于京尼平為天然植物提取物，生物相容性極佳且無(wú)細(xì)胞毒性，交聯(lián)反應(yīng)溫和且高效，通過(guò)京尼平與改性明膠分子鏈上的活性基團(tuán)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使第二殼層緊密覆蓋于第一殼層表面及纖維支架的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，既避免支架在體液環(huán)境中快速溶脹脫落，又能通過(guò)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的孔隙結(jié)構(gòu)調(diào)控藥物的初期釋放速率，減少藥物初期的突釋效應(yīng)。同時(shí)該層還能提供豐富的生物活性位點(diǎn)，促進(jìn)細(xì)胞黏附與增殖，為組織修復(fù)構(gòu)建良好的微環(huán)境。
7、本技術(shù)各向異性載藥核殼纖維支架的三層核殼結(jié)構(gòu)并非簡(jiǎn)單的層疊組合，而是通過(guò)材料選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了多重技術(shù)優(yōu)勢(shì)的集成。核層與第一殼層的聚己內(nèi)酯-聚乳酸組合，實(shí)現(xiàn)親水與疏水藥物的分區(qū)負(fù)載與獨(dú)立控釋，解決了多重藥物的相容性問(wèn)題；第二殼層的甲基丙烯?；髂z-京尼平交聯(lián)設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了合成聚合物生物活性不足的缺陷，同時(shí)優(yōu)化藥物釋放行為；三層結(jié)構(gòu)的界面穩(wěn)定性，包括聚乳酸與聚己內(nèi)酯的分子鏈纏結(jié)、第二殼層與第一殼層的緊密結(jié)合，保障了該纖維支架在制備、儲(chǔ)存及應(yīng)用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)完整性，為藥物控釋與生物相容性提供了雙重保障，適用于組織修復(fù)、抗炎抗凝等多種復(fù)雜治療場(chǎng)景。
8、在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，改性明膠的制備方法包括以下步驟：
9、將明膠溶解于碳酸鹽緩沖溶液中，調(diào)節(jié)ph至8-10，升溫至40℃-60℃的條件下加入甲基丙烯酸酐，攪拌反應(yīng)后調(diào)節(jié)ph至6-8，透析，冷凍干燥，得到改性明膠。
10、其中，明膠與甲基丙烯酸酐的質(zhì)量體積比為10g:(0.5-2)ml。
11、其中，明膠在碳酸鹽緩沖溶液中的濃度為1wt%-20wt%，碳酸鹽緩沖溶液的濃度為0.1m-0.5m。
12、其中，攪拌反應(yīng)的攪拌速度為200rpm-1000rpm，透析的時(shí)間為2-4天。
13、本發(fā)明第二方面提供上述的各向異性載藥核殼纖維支架的制備方法，其中改性明膠溶液由改性明膠配制得到，京尼平溶液由京尼平配制得到；該各向異性載藥核殼纖維支架的制備方法包括以下步驟：
14、將聚乳酸和疏水藥物加入第一溶劑中，配置成紡絲液a；
15、將聚己內(nèi)酯和親水藥物加入第二溶劑中，配置成紡絲液b；
16、將紡絲液a和紡絲液b分別裝入注射器中，進(jìn)行同軸靜電紡絲，得到靜電紡絲物；
17、首先將靜電紡絲物置于吐溫80溶液進(jìn)行親水化處理，然后置于改性明膠的溶液中進(jìn)行改性明膠的吸附，最后置于京尼平的水溶液中進(jìn)行交聯(lián)固化，得到各向異性載藥核殼纖維支架。
18、其中，第一溶劑包括體積比為0.85:0.15:(0-0.06)的第一二氯甲烷、第一六氟異丙醇和第一無(wú)水乙醇，第二溶劑包括體積比為0.85:0.15:(0-0.06)的第二二氯甲烷、第二六氟異丙醇和第二無(wú)水乙醇。
19、其中，紡絲液a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11wt%-15wt%，紡絲液b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11wt%-15wt%
20、其中，紡絲液a的推進(jìn)速度為0.5ml/h-2ml/h，紡絲液b的推進(jìn)速度為0.1ml/h-0.5ml/h。
21、其中，聚乳酸與疏水藥物的質(zhì)量比為1:(0.01-0.05)。
22、其中，聚己內(nèi)酯與親水藥物的質(zhì)量比為1:(0.01-0.05)。
23、其中，吐溫80溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05wt%-0.2wt%，親水化處理的時(shí)間為30min-60min。
24、其中，改性明膠溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt%-5wt%，吸附的時(shí)間為30min-120min。
25、其中，京尼平溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05wt%-0.2wt%，交聯(lián)固化的時(shí)間為2h。
26、其中，同軸靜電紡絲的時(shí)間為180min-360min，同軸靜電紡絲的收集轉(zhuǎn)速為1000rpm-2000rpm。
27、其中，同軸靜電紡絲的正壓為10kv-15kv，負(fù)壓為0kv-3kv，接收距離為10cm-20cm，環(huán)境溫度控制在25℃，相對(duì)濕度保持在50%。
28、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的各向異性載藥核殼纖維支架通過(guò)核層、第一殼層與第二殼層的有序構(gòu)型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了親水藥物與疏水藥物的分區(qū)負(fù)載、獨(dú)立控釋及支架生物活性的協(xié)同優(yōu)化，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面解決了現(xiàn)有載藥纖維支架中多重藥物相容性差、釋放不可控、生物活性不足等技術(shù)難題，為復(fù)雜治療場(chǎng)景提供了兼具靶向釋藥與生物相容性的功能支架。