科学家们发现了一种很有前景的新方法，可以将抗生素精准输送到需要的地方。波兰科学院核物理研究所的研究人员利用一种名为静电纺丝的技术，制造出了一种超薄聚合物纤维，其中含有广泛使用的抗菌药物甲硝唑。这些纤维形成柔软的垫子，未来有望成为先进的伤口敷料。

利用由电纺垫制成的敷料，可以实现药物向身体的可控输送。电纺垫由聚合物纤维与合适的治疗剂组合而成。插图为含有抗菌剂甲硝唑的聚合物纤维的显微图像。图片来源：IFJ PAN

这项突破令人振奋之处在于这些垫子设计得如此精准。真正有效的药物不仅需要杀死有害细菌，还需要以正确的剂量、在正确的时间内到达体内正确的位置。这正是这些新型聚合物垫的目标。得益于精心设计的结构，它们能够以可控的方式逐渐释放药物，直接进入组织，而不会扩散到全身。

“甲硝唑是一种用于治疗皮肤黏膜感染（例如牙周病）的药物。然而，众所周知，它在无意中扩散到患者体内时会产生一些有害特性。我们的任务是开发一种甲硝唑分子递送系统，确保其以可控且持续的方式，精准地在需要的地方少量释放，”IFJ PAN 教授 Ewa Juszynska-Galazka 说道。她强调，我们提出的方法将甲硝唑置于电纺聚合物纤维中，包括那些带有精心挑选涂层的纤维，这种方法具有通用性，并有可能适用于承载其他治疗物质。

静电纺丝是一种纤维制造技术，在全球范围内已发展了很长时间。其主要作用是利用针头和集电板之间的高压发生器产生的静电场。当针头开始以层流方式喷出纺丝溶液时，喷出的溶液表面开始拉伸和弯曲。在其上积聚的同种（正）电荷开始相互吸引，从而改变表面的形状。

它形成一个锥体（称为泰勒锥），其顶点逐渐变窄，并向带负电荷的收集器延伸。由此产生的纤维以螺旋运动下降，同时经历化学变化使其变硬（根据纺丝溶液的不同，可能是溶剂蒸发或聚合物沉积）。为了生产物理稳定的多层毡，必须在整个过程中保持恒定的环境条件（温度、湿度）以及系统几何形状（固定的针头到收集器的距离、收集器的类型）。

在IFJ PAN的研究过程中，研究人员生产了具有均质结构的纤维，以及由聚合物外壳和聚合物-药物核心构成的纤维。在后者中，同轴针（可以想象为针套针）在静电纺丝过程中起着至关重要的作用。在其具有环形横截面的外部，注入选定用于涂层材料的聚合物溶液，而将聚合物与目标药物的混合物导入中心部分，该部分构成了未来纤维的核心。

“尽管静电纺丝工艺本身已为人们所熟知，并且在合适的、不太复杂的设备上基本可以自发运行，但将聚合物或涂层与特定药物的特性相匹配并非易事。这里出现的问题是由于将分子物质置于纳米约束条件下通常会导致其物理和化学性质发生变化，”理学硕士 Olga Adamczyk 解释说。她在 IFJ PAN 教授 Małgorzata Jasiurkowska-Delaporte 的指导下开始了含药静电纺丝纤维的研究，并打算将其作为博士论文的一部分继续进行。

使用两种聚合物对甲硝唑垫进行的体外基线研究表明，为了提供足够的表面积以吸收和释放包封的药物，纤维直径应在0.7至1.3微米之间。在储存期间，载有药物的聚合物纤维为敷料提供气密密封；而使用后，它们会响应环境中的液体而变得足够多孔，从而开始释放药物。

测量结果表明，垫子中所含的甲硝唑会在数小时内逐渐释放。然而，还有一个额外的时间限制：垫子在使用前的储存时间不得超过一个月。重要的是，这一限制并非源于药物输送方式，而源于甲硝唑本身的特性，因为甲硝唑在此时间后会开始结晶。

IFJ PAN 生产的含甲硝唑聚合物纤维垫尺寸为 2×2 厘米，其形态已具备治疗应用潜力。其物理和化学特性已得到充分了解，因此后续研究需要与感兴趣的科研和医疗机构合作。

编译自/ScitechDaily