聚合物电纺纤维中羟基喜树碱释放行为的模拟

论文摘要

羟基喜树碱（HCPT）因为其高效的抗癌效果,目前被广泛地应用于抗癌领域,由于它具有溶解度极低、见光易分解、毒性较大等特点,从而限制了HCPT的临床应用。通过可生物降解的高分子聚合物作为载体携载此类药物,能使药物以缓慢的速度从体系中释放出来,降低了药物对生物机体的毒性,减少了药物因为不稳定而产生的药物损失,提高了药物的生物利用度。随着研究的深入,现在已能通过各种数学模型对释药体系中药物释放行为进行模拟,以达到预测药物释放情况的目的,本论文采用静电纺丝技术制备携载HCPT的聚乳酸—聚乙二醇共聚物（PELA）及聚乳酸（PDLLA）的电纺纤维膜,并通过Higuchi、Fick-2、Monte Carlo等几种模型对药物释放进行了模拟,确立各模型的相关参数,并进一步预测其他电纺纤维中药物的释放特征,评价拟合和预测的相似度。在制备载药电纺纤维时,通过控制聚合物电纺液的浓度的方法可以制得不同直径的电纺纤维,采用共混法制备的电纺纤维结构均一、纤维直径可控制在800-1600nm之间,对药物具有较高的包裹效率。载HCPT电纺纤维中纤维直径、载药量和载体聚合物组成会影响药物的体外释放和聚合物的降解。结果表明,载药量越大、纤维直径越小、聚合物降解越快,则药物释放越快；纤维直径越小,聚合物降解会越快,而体系中的载药量对聚合物降解影响不大。在柱体中Higuchi模型的基础上,结合纤维的结构特点,对携载HCPT的PELA电纺纤维中药物释放进行模拟,确立了载药电纺纤维中药物的释放比例与时间的关系表达式,通过与药物释放数据的拟合,确定了表达式中的相关参数。在对不同直径电纺纤维中药物释放的预测中,符合程度较高,但对相近直径下、不同载药量电纺纤维药物释放的预测中,对高载药量电纺纤维的预测中符合程度不够高。在柱体中的Fick-2模型的基础上,在不考虑聚合物降解的情况下,结合纤维的结构特点,对携载HCPT的PELA和PDLLA电纺纤维中药物释放进行模拟,确立了载药电纺纤维中药物释放比例与时间的关系表达式,通过与药物释放数据的拟合,确定了表达式中的相关参数。在对不同直径电纺纤维中药物释放的预测中,符合程度较高,利用PELA和PDLLA纤维的药物的扩散系数,对PDLLA/PELA （50/50）作为载体时纤维中药物释放进行了预测,符合程度不够高,这主要是由于聚合物降解性质相差较大所致。基于Monter Carlo方法的基本原理,根据不同载药浓度和不同直径电纺纤维的特点,将柱体状载药电纺纤维经理论抽像划分为不同数量的层数、单元格数,通过matlab编程实现药物释放过程的模拟,利用现有的实验数据的拟合,确定相应的Monte Carlo常数。在对不同载药量电纺纤维的药物释放的预测中,对低载药量电纺纤维的早期释放阶段和高载药量纤维,预测符合程度较高；在对不同直径电纺纤维药物释放的预测中,符合程度较高。上述三个模型能够对不同特征电纺纤维中的药物释放行为进行较好的模拟,虽然发现各模型中存在一些不足,但结果表明通过改变纤维的特征,可以调控纤维的释药行为,为电纺纤维药物控释体系的设计提供了一些理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 药物控释体系
• 1.1.1 药物控释体系的释药机制
• 1.1.2 释药行为的影响因素
• 1.2 静电纺纤维作为药物控释载体
• 1.2.1 静电纺纤维的特点
• 1.2.2 静电纺纤维作为药物控释载体的研究现状
• 1.2.3 静电纺纤维释放行为的影响因素
• 1.3 药物释放的模型模拟
• 1.3.1 常见模型简介
• 1.3.2 模型模拟的研究现状
• 1.4 喜树碱类药物制剂
• 1.4.1 喜树碱类药物的特点
• 1.4.2 喜树碱类药物的制剂研究现状
• 1.5 课题研究意义、内容及创新性
• 1.5.1 课题的研究目的和意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 1.5.3 课题研究的创新点
• 第2章 载羟基喜树碱电纺纤维的制备及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 载药电纺纤维膜的制备
• 2.1.3 载药电纺纤维膜的表征
• 2.1.4 载药纤维的体外释放
• 2.1.5 载药纤维的降解行为
• 2.2 结果及讨论
• 2.2.1 载药电纺纤维膜的表征
• 2.2.2 载药纤维的体外释放行为
• 2.2.3 载药纤维的体外降解行为
• 2.3 本章小结
• 第3章 Higuchi模型对药物释放行为的模拟
• 3.1 Higuchi模型的原理
• 3.2 载药纤维中Higuchi模型的建立
• 3.3 载药纤维中Higuchi模型的拟合
• 3.4 Higuchi模型对不同直径纤维中药物释放的预测
• 3.5 Higuchi模型对不同载药量纤维中药物释放的预测
• 3.6 本章小结
• 第4章 Fick模型对药物释放行为的模拟
• 4.1 Fick模型的原理
• 4.2 载药纤维中Fick-2模型的建立
• 4.3 载药纤维中Fick-2模型的拟合
• 4.4 Fick-2模型对不同直径纤维中药物释放的预测
• 4.5 Fick-2模型对不同聚合物组成纤维中药物释放的预测
• 4.6 本章小结
• 第5章 Monte Carlo模型对药物释放行为的模拟
• 5.1 Monte Carlo模型的原理
• 5.2 不同载药量纤维制剂中Monte Carlo模型的建立
• 5.3 不同载药量纤维制剂中Monte Carlo模型的拟合
• 5.4 Monte Carlo对不同载药量纤维中药物释放的预测
• 5.5 不同直径纤维制剂中Monte carlo模型的建立
• 5.6 不同直径纤维制剂中Monte carlo模型的拟合
• 5.7 Monte Carlo模型对不同直径纤维制剂中药物释放的预测
• 5.8 Monter Carlo与其他模型模拟的比较
• 5.9 本章小结
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文