研究人员开发出可促进受控局部药物输送的聚合物纤维

软膏或注射器等医疗产品在局部给药方面已经达到了极限，尤其是在较长时间内以受控的方式给药。因此，Empa研究人员正在开发能够长期精确输送活性成分的聚合物纤维。这些“液芯纤维”内部含有药物，可以加工成医用纺织品。

直接在伤口或炎症部位治疗具有明显的优势：活性成分可以立即到达目标，并且不会对未受累的身体部位产生不良副作用。然而，传统的局部给药方法在较长时间内精确给药活性成分方面存在局限性。一旦药膏离开管子或注射液从注射器中流出，几乎不可能控制活性成分的量。

因此，Empa位于圣加仑的高级纤维实验室的EdithPerret正在开发具有非常特殊“内在价值”的医用纤维。聚合物纤维包裹着一个含有治疗成分的液体核心。目标是创造具有特殊功能的医疗产品，例如手术缝合材料、伤口敷料和纺织植入物，这些产品可以在较长时间内精确地给药止痛药、抗生素或胰岛素。另一个目标是实现个性化医疗意义上的个性化、患者特定的药物剂量。

生物相容性和量身定制

将传统纺织纤维转化为医疗产品的决定性因素是纤维护套的材料。该团队选择了聚己内酯(PCL)，这是一种生物相容性和可生物降解的聚合物，已在医疗领域成功应用。纤维护套包裹着有价值的物质，例如止痛药或抗菌药物，并随着时间的推移将其释放出来。

研究人员利用独特的试验工厂，通过熔融纺丝生产出具有连续液芯的PCL纤维。在最初的实验室测试中，他们生产出了稳定而柔韧的液芯纤维。此外，Empa团队已经与瑞士工业合作伙伴一起成功证明，该工艺不仅适用于实验室，也适用于工业规模。

首先使用荧光模型物质研究了医用纤维释放封闭药剂的参数，然后研究了各种药物。“止痛药布洛芬等小分子逐渐穿过外鞘结构，”佩雷特说。另一方面，较大的分子则在纤维的两端释放。

黑暗中发光：具有连续液体核心的PCL纤维可用于药物输送。图片来源：Empa

精准可控、长期有效

“得益于各种参数，医用纤维的性质可以得到精确控制，”Empa研究人员解释道。在使用荧光光谱、X射线技术和电子显微镜进行大量分析后，研究人员能够证明，例如，鞘厚度和鞘材料晶体结构对药物从液芯纤维中释放速率的影响。

根据活性成分的不同，制造工艺也可以进行调整：在熔融纺丝过程中对高温不敏感的活性成分可以在连续工艺中直接集成到纤维芯中。另一方面，对于对温度敏感的药物，该团队能够优化工艺，以便最初用占位符填充液体芯，随后用敏感的活性成分替换。

液芯纤维的优点之一是能够在较长时间内从储存器中释放活性成分。这开辟了广泛的潜在应用。例如，这种纤维的直径为50至200微米，足够大，可以编织或针织成坚固的纺织品。然而，Perret表示，医用纤维也可以在体内引导以输送胰岛素等激素。

另一个优点是，已释放药物的纤维可以重新填充。使用液芯纤维可以轻松、方便和准确地注入各种活性成分。除了止痛药，还可以注入消炎药、抗生素，甚至生活方式制剂。

下一步，研究人员希望为手术缝合材料配备抗菌性能。新工艺将用于向各种液体芯材料中注入抗生素，以便在手术过程中缝合组织，这样伤口细菌就没有机会引起感染。Empa研究员Perret还坚信，未来与临床合作伙伴的合作将成为进一步创新临床应用的基础。