植入式壓電聚合物改善了藥物的控制釋放

由通常用于血管縫合的聚合物線制成的膜可以裝載治療藥物，然后植入體內(nèi)，在那里機(jī)械力激活聚合物的電勢(shì)并緩慢釋放藥物。

由UC Riverside的生物工程師領(lǐng)導(dǎo)的小組開發(fā)并在ACS Applied Bio Materials中發(fā)布的新型系統(tǒng)克服了常規(guī)藥物管理和某些控釋方法的最大局限性，并且可以改善癌癥和其他慢性疾病的治療。

傳統(tǒng)藥物給藥的缺點(diǎn)包括重復(fù)給藥，在人體系統(tǒng)中非特異性生物分布，藥物分子的長(zhǎng)期不可持續(xù)性以及高細(xì)胞毒性，這對(duì)有效治療慢性病提出了挑戰(zhàn)，這些慢性病需要隨著時(shí)間的推移改變藥物劑量以獲得最佳治療效果功效。大多數(shù)控釋方法將藥物顆粒包裹在可生物降解的氣泡狀容器中，該容器會(huì)隨著時(shí)間的流逝而溶解以釋放藥物，從而難以按時(shí)交付藥物。其他涉及電池驅(qū)動(dòng)的生物兼容設(shè)備。

加州大學(xué)河濱分校的Marlan和Rosemary Bourns工程學(xué)院生物工程副教授Jin Nam運(yùn)營著一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室與生物相容性聚合物一起構(gòu)建了被稱為支架的框架，以幫助干細(xì)胞修復(fù)組織和器官。這些聚合物中的一種，聚偏二氟乙烯-三氟乙烯，或P(VDF-TrFE)，可以在機(jī)械應(yīng)力下產(chǎn)生電荷。Nam意識(shí)到這種被稱為壓電性的特性，使該聚合物成為藥物釋放系統(tǒng)的潛在可行候選物。

他的團(tuán)隊(duì)使用一種稱為靜電紡絲的技術(shù)來生產(chǎn)P(VDF-TrFE)納米纖維，該纖維鋪在薄墊上。通過靜電紡絲將材料制成納米級(jí)結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化所得納米纖維的敏感性，因此藥物輸送系統(tǒng)將對(duì)生理安全的力量做出反應(yīng)，同時(shí)對(duì)日常活動(dòng)不敏感。納米纖維的大表面積使它們能夠吸附相對(duì)大量的藥物分子。

將薄膜嵌入模擬活組織的水凝膠中后，使用治療性沖擊波進(jìn)行的一系列測(cè)試產(chǎn)生了足夠的電荷，以將靜電附著的模型藥物分子釋放到周圍的凝膠中。研究人員可以通過改變施加的壓力和持續(xù)時(shí)間來調(diào)整藥物釋放量。

納姆說：“這種基于壓電納米纖維的藥物遞送系統(tǒng)可以按需局部遞送藥物分子，這對(duì)于需要長(zhǎng)期重復(fù)給藥的疾病或病癥(例如癌癥治療)很有用。”納米纖維結(jié)構(gòu)的大表面積體積比使藥物裝載量更大，從而導(dǎo)致單次注射或植入的持續(xù)時(shí)間比常規(guī)藥物輸送的時(shí)間更長(zhǎng)。”

與傳統(tǒng)的基于降解或擴(kuò)散釋放的藥物輸送系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)的藥物輸送系統(tǒng)通常顯示出初始的爆發(fā)釋放，然后出現(xiàn)不同的釋放速率，而基于壓電系統(tǒng)的藥物釋放的線性分布可實(shí)現(xiàn)精確的藥物分子給藥，而無需考慮植入時(shí)間。重復(fù)的按需藥物釋放測(cè)試顯示，每次激活的藥物釋放量相似，從而證實(shí)了釋放速率的可靠控制。

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