據麥姆斯咨詢報道，美國加州大學河濱分校（UC Riverside）生物工程專業的一支研究團隊開發了一種的新系統，利用通常用于血管縫合的聚合物材料制成一種膜，可以裝載治療藥物并植入體內，利用壓電效應通過機械力激發聚合物的電位來緩慢釋放藥物。該研究成果已發表于Applied Bio Materials雜志。這項研究克服了傳統藥物管理和控釋方法的局限性，有望改善癌癥及其它慢性疾病的治療。

一種可植入式壓電聚合物納米纖維，可在機械力作用下控制藥物的釋放量

傳統給藥的缺點包括重復給藥、體內非特異性生物分布、無法提供長期持續性以及細胞毒性高等，這些對慢性疾病的有效治療提出了挑戰。慢性疾病的給藥需要隨著時間的推移優化藥物劑量，已達到最佳的治療效果。目前，大多數藥物控釋方法是將藥物封裝在可生物降解的氣泡狀容器中，隨著時間的推移，這些容器會溶解以釋放藥物。這種方法很難準確地按時控制給藥。另外，其它涉及電池供電的給藥方式則存在生物相容性問題。

加州大學河濱分校Marlan and Rosemary Bourns工程學院的生物工程副教授Jin Nam的實驗室，一直從事研究利用生物相容性聚合物構建干細胞修復組織和器官的支架結構。其中，一種被稱為聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））的壓電聚合物，可以在機械應力下產生電荷。Jin Nam意識到這種材料的壓電特性，有潛力成為藥物釋放系統的候選材料。

Jin Nam及其團隊采用一種靜電紡絲技術來制造P（VDF-TrFE）納米纖維，并將其鋪設在一層薄墊上。通過靜電紡絲技術在納米尺度上構建材料，可以優化納米纖維的靈敏度，從而使藥物遞送系統能夠對生理安全的機械力作出響應，同時對人體的日常活動不敏感。此外，這種納米纖維的大比表面積使其能夠吸附相對更大量的藥物分子。

將制得的這種薄膜嵌入模擬活體組織的水凝膠后，利用治療性沖擊波進行的一系列測試可以產生足夠的電荷，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力和持續時間來調整藥物釋放量。

Nam說：“這種基于壓電納米纖維的給藥系統能夠按需局部輸送藥物分子，這對于癌癥治療等需要長期、反復給藥的疾病非常有用。并且，這種納米纖維結構的大表面積與體積比可以獲得更大的載藥量，從而使單次注射或植入，相比傳統給藥提供更長的作用時間。”

另一方面，傳統基于降解或擴散釋放的給藥系統往往初期顯示出爆發釋放，然后表現出不同的釋放速率，而基于壓電系統的藥物釋放具有線性分布的特性，可以實現更精確的給藥，且無需考慮植入時間的長短。重復的按需藥物釋放試驗顯示，這種壓電給藥系統每次激活的藥物釋放量相近，證實了釋放速率的可靠控制。

其藥物釋放動力學的靈敏度可以通過控制納米纖維的尺寸來調節，使其落在治療性沖擊波可激發的范圍內。這種治療目的的沖擊波通常用于肌肉疼痛治療的手持式器械。尺寸更小、更靈敏的納米纖維可以用于深層組織的植入，例如肌肉下方的骨骼附近，而不太敏感的更大尺寸納米纖維可以用于皮下應用，以避免意外撞擊造成的誤激發。

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