鹽酸莫西沙星靜電紡絲膜的制備及性能研究

謝紅，黃華，盧華，盧來春，管海燕（.第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所藥劑科，重慶40004；.重慶醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院藥劑學(xué)教研室，重慶 40006；.即墨市中醫(yī)院婦產(chǎn)科，山東即墨 66000）

鹽酸莫西沙星靜電紡絲膜的制備及性能研究

謝紅1＊，黃華2，盧華3，盧來春1#，管海燕1（1.第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所藥劑科，重慶400042；2.重慶醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院藥劑學(xué)教研室，重慶 400016；3.即墨市中醫(yī)院婦產(chǎn)科，山東即墨 266000）

目的：制備具有抗菌作用的鹽酸莫西沙星（MH）靜電紡絲膜。方法：以聚乙烯醇（PVA）和海藻酸鈉（SA）為載體，MH為模型藥物，制備具有優(yōu)良透氣性能的抗菌靜電紡絲膜。以溶液可紡性、靜電紡絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)等為指標(biāo)，篩選12%PVA與2%SA不同體積比（4∶1、3.5∶1.5、3∶2、2.5∶2.5、2∶3、1∶4）的紡絲溶液及靜電紡絲膜的加藥量以確定最佳處方。測定靜電紡絲膜的透氣性能并與口罩無紡布比較。結(jié)果：最佳處方為12%PVA與2%SA的體積比為3∶2，加藥量為2%；紡絲溶液可紡性好，所制靜電紡絲直徑小且均勻，表面光滑，串珠狀紡絲少，收率為（86.73±2.92）%，透氣性能優(yōu)于無紡布（P＜0.05）。結(jié)論：制備的MH靜電紡絲膜載藥均勻，具有良好的透氣性能。

鹽酸莫西沙星；聚乙烯醇；海藻酸鈉；靜電紡絲膜；透氣性能

靜電紡絲法是一種對帶電荷聚合物溶液加高壓電場而形成加速射流，生產(chǎn)直徑為10nm～10μm纖維的方法。靜電紡絲法制備的修復(fù)用無紡納米纖維膜的孔徑通常為50nm～1μm，可以用來阻擋細(xì)菌和灰塵所致的創(chuàng)傷感染。目前，用于皮膚及軟組織感染的鹽酸莫西沙星（Moxifloxacin hydrochloride，MH）為第4代喹諾酮類藥物，其具有抗菌譜廣、抗菌力強(qiáng)、半衰期長、與其他抗菌藥物無交叉耐藥性，對葡萄球菌、鏈球菌、大腸桿菌和厭氧菌等具有抗菌活性的優(yōu)點(diǎn)，比環(huán)丙沙星和氧氟沙星作用強(qiáng)2～16倍[1，2]。目前該藥劑型主要為片劑、滴眼液、注射劑等，而應(yīng)用靜電紡絲法將MH制備成抗菌傷口敷料的研究少見。

載體材料聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA）是一種無毒、無刺激性的親水性高聚物，其分子中含有大量的—OH基團(tuán)，可以吸收大量的水分并形成牢固的氫鍵，具有良好的生物親和性、成膜性、黏接性和生物降解性，在生物醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域用途廣泛。海藻酸鈉（Sodium alginate，SA）[3]是由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸2種結(jié)構(gòu)單元，通過α-（1-4）-糖苷鍵鏈接而成的線性嵌段共聚物，具有無毒、良好的生物降解性和相容性的特點(diǎn)，可用于藥物緩、控釋材料。

本試驗(yàn)中，筆者嘗試以PVA和SA為載體，MH為模型藥物，采用靜電紡絲法制備MH靜電紡絲膜。在醫(yī)藥方面，靜電紡絲膜因表面積和載藥量大、透氣性好，應(yīng)用后有利于傷口的愈合，從而可直接用于治療創(chuàng)傷和皮膚燒傷。

1 儀器與材料

1.1 儀器

HJ-3數(shù)顯恒溫磁力攪拌器、SHZ-82氣浴恒溫振蕩器（江蘇金壇中大儀器廠）；TJ-3A 3AW0109-1B恒流泵（保定蘭格恒流泵有限公司）；ZX81型倒置顯微鏡（日本Olympus公司）；透氣性試驗(yàn)裝置（第三軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院藥劑科制）；pHS-3C型pH計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；DDS-11A型數(shù)顯電導(dǎo)率儀（杭州雷磁分析儀器廠）；1200型高效液相色譜（HPLC）儀（美國安捷倫公司）。

1.2 材料

PVA（美國Sigma公司，批號：16796TJ，分子量：85000～124000）；SA（上海生工生物工程有限公司，批號：LJ06158059J）；MH（第三軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院藥劑科合成，含量：99.9%）；甲醇為色譜純，磷酸及三乙胺為分析純。

口罩無紡布（新鄉(xiāng)市康民衛(wèi)材開發(fā)有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 靜電紡絲膜制備方法

按處方比例制備PVA/SA紡絲溶液，取5mL醫(yī)用注射器，以5號平口金屬針頭為注射器噴頭，吸入紡絲溶液，將注射器嵌入恒流泵，設(shè)置恒流泵流速為0.3mL·h－1；高壓電源與噴頭相接，調(diào)節(jié)高壓直流電源輸出電壓為15kV；紡絲接收器上貼有鋁膜，接地，設(shè)置噴頭到接收器的距離為9.5cm。注射器內(nèi)紡絲溶液在高壓電場作用下形成靜電紡絲噴落在鋁膜上，整個靜電紡絲過程在室溫下進(jìn)行。8h后即可在鋁膜上收集到靜電紡絲膜，隨后在干燥通風(fēng)處自然晾干，即可將其從鋁膜上撕下來。

2.2 靜電紡絲評價指標(biāo)

以溶液可紡性（能否噴出紡絲，是否堵塞噴頭）、噴絲速度、紡絲形態(tài)結(jié)構(gòu)（紡絲直徑大小、均勻性、表面光滑度、串珠狀多少）為考察指標(biāo)，用載玻片接紡絲于倒置電子顯微鏡下觀察靜電紡絲的形貌。

2.3 處方篩選

2.3.1 PVA和SA溶液濃度選擇。稱取適量PVA，在溫度為80℃的水浴中攪拌直至完全溶解制備成PVA濃度為8%、10%、12%和14%進(jìn)行初步篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PVA濃度為12%時溶液黏度適合紡絲，且不會堵塞噴頭。由此選定PVA濃度為12%。稱取適量的SA，以蒸餾水為溶劑，常溫下在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢?，制備?%、2.5%和3%濃度的SA溶液[4]。分別移取12%PVA與上述不同濃度的SA溶液（體積比為3∶2）充分?jǐn)嚢杈鶆?，在室溫下于靜電紡絲儀器上紡絲，對SA的濃度進(jìn)行考察，篩選出SA的最佳濃度。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同濃度的SA溶液紡絲考察結(jié)果Tab 1Spinning investigation of different concentrations of SAsolutions

從表1中可知，SA溶液濃度在2%時紡絲較好。

2.3.2 12%PVA與2%SA體積比篩選。按“2.3.1”方法制備12%PVA與2%SA的紡絲溶液，移取二者體積比依次為4∶1、3.5∶1.5、3∶2、2.5∶2.5、2∶3、1∶4的紡絲溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆颍∵m量各紡絲溶液按“2.1”所述方法下紡絲篩選出二者最佳體積比，同時在溫度為30℃時測定不同體積比的紡絲溶液的pH及電導(dǎo)率，結(jié)果見表2。

表2 PVA與SA不同體積比時紡絲溶液的pH及電導(dǎo)率Tab 2pH and conductivity of spinning solutions with different volume ratio of PVAto SA

從表2中得知，隨著SA體積增大，紡絲溶液pH增大，電導(dǎo)率也隨著增大。而當(dāng)pH為6.56以下時，紡絲溶液可紡性好。經(jīng)顯微鏡下觀察，12%PVA-2%SA體積比為2∶3、1∶4時，可噴出小液滴，而無紡絲噴出；體積比為3∶2、3.5∶1.5、4∶1時可紡性較好，且PVA含量越高，溶液可紡性越好?？紤]SA在傷口敷料中的吸收滲透液作用，應(yīng)盡量增大SA含量，故最終確定12%PVA與2%SA體積比為3∶2。其靜電紡絲在顯微鏡下的結(jié)果見圖1。

圖1 12%%PVA與2%%SA體積比為3∶2時靜電紡絲纖維顯微鏡圖（40×10）Fig 1Microscope image of electrostatic spinning when volume ratio of 12%%PVA to 2%%SAwas 3∶2（40×10）

圖2 加有2%%MH靜電紡絲纖維的顯微鏡圖（40×10）Fig 2Microscope image of 2%%MH loaded electrostatic spinning（40×10）

2.3.3 靜電紡絲膜加藥量考察。按“2.3.1”項(xiàng)下方法制備12%PVA與2%SA的紡絲溶液，移取6mL 12%PVA、4mL 2%SA溶液制備成體積比為3∶2的紡絲溶液5份，于磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢柚蠓謩e加入0.2%、0.5%、1%、2%、3%（為PVA和SA的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的MH，在室溫下充分?jǐn)嚢?，按?.1”項(xiàng)下方法制備上述加藥量的MH靜電紡絲膜[5]。

結(jié)果，加有3%MH的紡絲溶液無法紡絲，噴出的全為小液滴。將加有0.2%、0.5%、1%、2%MH的靜電紡絲于顯微鏡下觀察，結(jié)果MH的量越少其紡絲表面越光滑，串珠狀紡絲越少。隨著MH量的增大，紡絲溶液可紡性變差，可能原因是PVA和SA均為大分子化合物，當(dāng)加入小分子化合物MH時，會破壞其間的氫鍵結(jié)合。參照MH有效抑菌濃度[6]，確定靜電紡絲膜的加藥量為2%，其靜電紡絲纖維的顯微鏡圖見圖2。

2.3.4 含量和均勻性考察以及載藥率和收率計(jì)算。將加藥量為2%的靜電紡絲膜剪成面積為0.25cm2的膜，在105℃下烘干，隨機(jī)稱取6份，每份重量為11.0mg。分別加適量蒸餾水，充分?jǐn)嚢枞芙猓糜?0mL量瓶中定容搖勻，用0.45μm濾膜過濾，取續(xù)濾液于HPLC儀上測定靜電紡絲膜中MH含量。靜電紡絲膜載藥率（LC）和靜電紡絲膜收率計(jì)算公式如下：

載藥率（LC）＝[實(shí)際加入MH量（mg）/加藥紡絲膜重量（mg）]×100%

收率＝靜電紡絲膜實(shí)際量（g）/[投入的載體材料的量（g）+投入的MH量（g）]×100%

計(jì)算得靜電紡絲膜3批的MH含量為（121.65±4.50）μg，LC為1.11%，靜電紡絲膜收率為（86.73±2.92）%，說明靜電紡絲膜載藥相對較為均勻。測得MH藥量為加藥量的55.50%，可能原因?yàn)橛胁糠炙幬锱c載體材料發(fā)生結(jié)合，不能游離出來，或在噴絲過程或儲存中，藥物發(fā)生一定的泄露。

2.3.5 處方篩選結(jié)果。根據(jù)上述試驗(yàn)最終確定MH靜電紡絲膜處方為：12%PVA與2%SA的體積比為3∶2，加入MH量為2%。

2.4 靜電紡絲膜透氣性試驗(yàn)

以口罩無紡布為空白對照組（厚度為0.20mm），口罩無紡布和MH靜電紡絲膜2層疊加（厚度為0.35mm）為試驗(yàn)組，以口罩無紡布均勻涂抹PVA/SA/MH紡絲溶液經(jīng)干燥后的膜（厚度為0.30mm）為對照組。分別將各組繃緊密封于裝有足量固體氯化鈣的稱量瓶（規(guī)格為40mm×25mm）口上，每組設(shè)置3個平行試驗(yàn)，試驗(yàn)3批[7]。將各組一起置于由玻璃干燥器、有孔隔板組成的自制透氣性試驗(yàn)裝置內(nèi)，孔隔板下層放有適量飽和氯化鈉溶液[8]（溫度為37℃時，其相對濕度為（75±1）%）。設(shè)置溫度為37℃，稱量計(jì)算24h內(nèi)固體氯化鈣的質(zhì)量變化，計(jì)算水蒸氣透過率Rwvp＝W/（A·Δp）。其中Rwvp為水蒸氣透過率（g·h－1·cm－2·mmHg－1），W為單位時間內(nèi)水蒸氣透過靜電紡絲膜的重量（g·h－1），A為水蒸氣透過靜電紡絲膜的面積（以稱量瓶口面積11.9cm2計(jì)算），Δp為靜電紡絲膜兩側(cè)蒸汽壓差（mmHg）。確保稱量瓶內(nèi)有足量固體氯化鈣時，即可認(rèn)為靜電紡絲膜內(nèi)側(cè)蒸汽壓為零；在37℃，相對濕度75%條件下，靜電紡絲膜兩側(cè)蒸汽壓差為23.8mmHg。計(jì)算透氣性能P＝Rwvp·d，其中d為靜電紡絲膜厚度。數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，結(jié)果見表3。

表3 3組透氣性能比較（g·h－1·cm－2·mmHg－1，Tab 3The permeability property of 3group（sg·h－1·cm－2·mmHg－1

表3 3組透氣性能比較（g·h－1·cm－2·mmHg－1，Tab 3The permeability property of 3group（sg·h－1·cm－2·mmHg－1

與試驗(yàn)組比較：＊P＜0.05vs.trial group：＊P＜0.05

組別空白對照組對照組試驗(yàn)組P（透氣性能）（7.7462±1.7976）×10－6＊（6.2354±1.028）×10－6＊（11.849±3.0148）×10－6 n999

由表3可見，試驗(yàn)組與空白對照組、對照組的透氣性能比較均有顯著性差異（P＜0.05），且試驗(yàn)組透氣性能顯著更高，間接說明靜電紡絲膜比口罩無紡布透氣性能更好。

3 討論

在電壓、注射泵流速、接收距離、環(huán)境溫度等工藝參數(shù)確定的條件下，影響靜電紡絲形貌的主要因素有紡絲溶液黏度、電導(dǎo)率、溶液表面張力等特性參數(shù)。在本試驗(yàn)處方篩選過程中，主要考察了紡絲溶液的pH、電導(dǎo)率對靜電紡絲形貌的影響，紡絲溶液在一定pH及電導(dǎo)率范圍內(nèi)可紡性好。靜電紡絲直徑大小及串珠狀紡絲多少主要由紡絲溶液黏度決定，當(dāng)紡絲溶液黏度較小時，串珠狀紡絲較多；而紡絲溶液黏度增大則電紡絲直徑會增大，且紡絲溶液較易堵塞噴頭，影響正常噴絲。

靜電紡絲雖表面積大，但載藥量仍很低，可能是因?yàn)樗幬锏募尤肫茐牧烁叻肿泳酆衔镙d體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或內(nèi)部結(jié)合作用，不利于靜電紡絲。

口罩無紡布具有延伸率高、耐高溫、穩(wěn)定性和透氣性好等特點(diǎn)，其與靜電紡絲膜紡絲直徑相似，均很小，可以阻擋外界細(xì)菌和灰塵的透過，防止傷口感染，故在透氣性試驗(yàn)中用于空白對照組。在醫(yī)用領(lǐng)域，傷口敷料的優(yōu)良性能標(biāo)準(zhǔn)是：（1）具有與人體皮膚相近的柔軟性能，在濕潤時也能保持一定的形態(tài)和強(qiáng)度；（2）有較好的透氣性和生物相容性；（3）具備吸收傷口分泌物的能力；（4）能夠阻止細(xì)菌進(jìn)入創(chuàng)面以防止造成二次感染[9]。在本試驗(yàn)中，PVA和SA這2種載體材料都具有藥物制劑輔料所需的穩(wěn)定性、安全性、成膜性及吸濕性，對傷口滲透液具有吸收作用。通過透氣性試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)靜電紡絲膜比口罩無紡布透氣性能更好。在加藥量考察試驗(yàn)中，通過加入MH，靜電紡絲膜最大加藥量確定為2%。綜上所述，所制備的靜電紡絲膜在新型傷口敷料方面可能具有很好的應(yīng)用前景，本試驗(yàn)為后續(xù)制備性能優(yōu)良的靜電紡絲膜傷口敷料奠定了基礎(chǔ)。

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Study on Preparation and Properties of Moxifloxacin Hydrochloride Electrostatic Spinning Membrane

XIE Hong，LU Lai-chun，GUAN Hai-yan（Dept.of Pharmacy，Research Institute of Field Surgery，The Daping Hospital Affiliated to Third Military Medical University，Chongqing 400042，China）
HUANG Hua（Pharmaceutics Teaching and Research Section，College of Pharmacy，Chongqing Medical University，Chongqing 400016，China）
LU Hua（Dept.of Gynecology and Obstetrics，Jimo Hospital of Traditional Chinese Medicine，Shandong Jimo 266000，China）

OBJECTIVE：To prepare Moxifloxacin（MH）electrostatic spinning membrane with antibacterial action.METHODS：Electrostatic spinning membrane with good permeability property was prepared using PVA and SA as carrier and MH as model drug.Spinning solution with various volume ratios of 12%PVA to 2%SA（4∶1，3.5∶1.5，3∶2，2.5∶2.5，2∶3，1∶4）and drug-loading amount were screened to determine the optimal formulation using spinnability of solution and electrostatic spinning morphology as index.Electrostatic spinning membrane was determined，and permeability property of it was compared with non-woven cloth cover.RESULTS：The optimal formulation was as follows：volume ratio of 12%PVA to 2%SA was 3∶2，drug-loading amount was 2%.Spinning solution showed sound spinnability，and the prepared electrostatic spinning had small and uniform diameter，smooth surface and small amounts of beaded spinning.The yield of it was（86.73±2.92）%，and permeability property of electrostatic spinning membrane was better than that of non-woven cloth（P＜0.05）.CONCLUSION：Prepared MH electrostatic spinning membrane loads drug uniformly and has good permeability.

Moxifloxacin hydrochloride；Polyvinyl alcohol；Sodium alginate；Electrostatic spinning membrane；Permeability

R943；R978.1

A

1001-0408（2012）13-1210-03

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2012.13.21

＊碩士研究生。研究方向：藥物新劑型。電話：023-68757098。E-mail：hnsfxiehong@126.com

#通訊作者：副主任藥師，博士。研究方向：新藥與劑型研發(fā)。電話：023-68757092。E-mail：lulaicq@163.com

2011-05-11

2011-10-10）