聚乳酸/辣椒素纖維膜的臨床應用前景研究

鐘鴻梅 金幼虹

【摘要】聚乳酸（polylactide，PLA）是一種無毒、無害、環(huán)保且可以完全被生物降解的高分子材料。辣椒素（capsaicin，Cap）是我們?nèi)粘Ｊ秤玫募t辣椒中的主要活性成分之一[1]。具有多種藥理活性[2]，包括鎮(zhèn)痛[3]、抗氧化[4]、抗凋亡[4]、止癢[5]、抗腫瘤[6]、抗炎[7]、血壓調節(jié)[8]等作用。靜電紡絲是一種簡單易行的新型制備多孔薄膜的方法。本文主要對聚乳酸和辣椒素的結構性能、臨床應用及靜電紡絲技術分別進行闡述，對聚乳酸/辣椒素纖維膜的臨床應用前景做了進一步的展望。

【關鍵詞】聚乳酸;辣椒素;靜電紡絲

【中圖分類號】R-3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2026-5328（2021）04-017-03

1聚乳酸的研究概況

1.1聚乳酸的結構和性能

聚乳酸（PLA），一種屬于脂肪族聚酯的高分子材料，具備有無可媲美的良好的生物相容性，性能優(yōu)越，同時可生物降解[9]。其最終的代謝產(chǎn)物是對我們環(huán)境友好、無污染的二氧化碳和水，密切貼合我們國家所要求的綠色環(huán)保政策。同時制備聚乳酸的原料一般是通過我們平時食用的、常見的玉米、小麥、谷物等可再生資源發(fā)酵而產(chǎn)生，更是符合可持續(xù)發(fā)展的研究道路。另外聚乳酸具備有較高的機械強度、無毒性、良好的阻隔性等多種優(yōu)點，但是，在機械性能、熱變形、耐久性等方面存在著一定的缺陷，故而阻礙了其在臨床應用上快速發(fā)展的步伐。

1.2聚乳酸的應用研究

在生物醫(yī)學上，由于PLA生物降解后生成的是二氧化碳和水，對于我們?nèi)梭w來說，其降解的產(chǎn)物是可以被我們所吸收的，可以說是無毒無害，具備有高度的安全性，這一優(yōu)良的生物特性，使其可以廣泛的應用于生物醫(yī)療行業(yè)，例如人體骨折時的固定材料、藥物制劑的緩釋包膜、臨床手術常用的可吸收縫合線以及醫(yī)院常規(guī)應用的一次性輸液工具等等[10]。

在環(huán)保這一塊，PLA有著其他材料不可替代的優(yōu)勢，有望可以解決白色塑料帶給我們的環(huán)境困擾問題，因為聚乳酸不僅僅可以用來制作我們現(xiàn)在日益增長的一次性快餐盒，同時也可以用來替代購物時配置的一次性包裝袋和購物袋，以及我們常用的一次性茶杯等各個方面[11]。這些領域如果能夠規(guī)范合理的將聚乳酸的優(yōu)勢發(fā)展起來，相信在不久的將來，它將是環(huán)保型材料發(fā)展的必然趨勢之一。

在紡織領域，PLA可以直接制作成非織造布[12]?？蓱糜谵r(nóng)業(yè)、園藝所涉及的除草、秧苗培育等各個方面，而且在醫(yī)療衛(wèi)生這一方面也占據(jù)了重要的板塊，例如可以用于制作醫(yī)護人員所穿的手術衣、病患手術區(qū)域需要的手術鋪巾、日常防護所需要的醫(yī)用口罩等。同時在生活方面，PLA也可以用于制作日常衣物、廚房常見的抹布、嬰幼兒常用的紙尿布、女性關注的衛(wèi)生巾等其他衛(wèi)生用品，它的安全性，相信會降低人們對假冒偽劣用品的恐懼和擔憂。

2辣椒素的研究概況

2.1辣椒素的結構和性能

辣椒（Capsicum ），日常常見的綠色植物，是我們常用的食品作物之一，屬于茄科辣椒屬的草本植物[13]，而決定辣椒辣味的主要因子就是本文中所涉及的辣椒素（Capsaicin，CAP），是一種含香草酰胺類的生物堿，通過研究報告發(fā)現(xiàn)，在辣椒素同系物中，辣椒素的辣味最強，含量也是最高的[14]。和聚乳酸一樣，辣椒素具備有多種優(yōu)勢性能和藥理活性，如鎮(zhèn)痛止癢、抗腫瘤、消炎等等，但是也有著不可避免的缺陷，例如半衰期很短、過量時引發(fā)毒性、未經(jīng)處理加工時刺激性大等，這些優(yōu)勢并不能減少辣椒素缺點所造成的對人體的傷害，所以為了開發(fā)辣椒素的發(fā)展應用，必須解決這些困擾其發(fā)展的缺陷。

2.2辣椒素的應用研究

在醫(yī)療領域，由于它可以通過與其對應的辣椒素受體相結合，從而引起細胞外的鈣離子內(nèi)流，使得細胞內(nèi)鈣離子的濃度得到提高，引起神經(jīng)元及其神經(jīng)纖維可以釋放多種神經(jīng)肽，然后再通過這些神經(jīng)肽從而發(fā)揮其生物醫(yī)學作用[15]。即而達到其消炎鎮(zhèn)痛、降壓、抗癌等多種藥理作用。

在食品領域，和我們對辣椒素的基本認識是一致的，即它可以作為食品添加劑之一，用來改善我們?nèi)粘３Ｓ玫男枰岣呃蔽兜暮婵臼称?、油脂產(chǎn)品、辣味醬品等的制作中，是一種非常理想的辣味調節(jié)劑。同時，也有研究報告表明，我們膳食中加入一定量的辣椒素，一定程度上能降低餐后胰島素的含量[16]。從而達到控制血壓的作用。

在飼料領域，由于辣椒素的辣味不僅具有促進食欲，從而改善消化性能的作用，而且它所具有的抗菌抗毒素、以及提高改善機體免疫力的作用，同時也有相關實驗研究證實，辣椒素在一定劑量范圍內(nèi)，對動物無毒副作用[13]。這些優(yōu)勢均向我們展示了辣椒素可以在動物的日常飼料喂養(yǎng)中，加入一定量的辣椒素，從而改善其進食狀況，提高存活率和健康生長的作用。

除此之外，辣椒素在農(nóng)化生藥、防污涂料和軍事上等方面也都有著相關方面的應用。

3 靜電紡絲技術

3.1靜電紡絲技術及其作用機理

靜電紡絲是常見的纖維制造工藝之一，但是是目前唯一能夠直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的方法，又簡稱為電紡。其基本原理是通過靜電紡絲機中連接的正負極電源，使聚合物溶液或者熔體在高壓電場的作用下帶上高壓靜電，于是在電場力足夠大、電紡液和收集板的距離適宜時，聚合物電紡溶液可以通過克服表面張力，達到形成噴射細流的作用方式，使其在拉伸細化、彎曲劈裂的過程中，溶劑得以蒸發(fā)或者固化，最終沉積在收集板上，得到形成的納米纖維膜[17]。

3.2靜電紡絲的應用

利用靜電紡絲技術得到的纖維膜，其理化性能一般是納米級別的直徑、微米級別的孔徑，即該纖維膜具備有很高的比表面積和孔隙率。同時通過靜電紡絲制備的纖維膜具有相對優(yōu)異的力學性能、質量較輕、成本偏低等優(yōu)點，這些均使其在功能性復合材料、生物醫(yī)學工程[18-20]、組織工程、電學和光學[21、22]、過濾材料[23]、催化劑載體材料[24]等領域都有著一定的研究和應用，是臨床實驗研究中不可替代的一個常用的實驗研究儀器。

4 聚乳酸/辣椒素纖維膜的應用前景

通過以上對聚乳酸、辣椒素和靜電紡絲的性能敘述，我們認識到三者的臨床應用前景均具有非常巨大的潛力。同時，由于聚乳酸和辣椒素都具有各自的優(yōu)缺點，故而臨床應用研究時仍舊需要考慮比較多的因素，才能通過靜電紡絲技術得到相對穩(wěn)定、性能相對優(yōu)越的聚乳酸/辣椒素纖維膜，通過結合相關基礎實驗研究，充分證實聚乳酸/辣椒素纖維膜的相關性能，并開發(fā)證實其臨床應用，充分發(fā)揮三者各自的優(yōu)勢，將其結合起來，相信在不久的將來，它能成功應用于各個領域，為人類發(fā)展提供不可或缺的力量。

【參考文獻】

[1]Thresh JC.Capsaicin，the active principle of capsicum fruits.Pharm J Trans，1876，7：259–260.

[2]Patowary P，Pathak MP，Zaman K，et al.Research progress of capsaicin responses to various pharmacolog ical challenges.Biomed Pharmacother，2017，96，1501–1512.

[3]Tobaldini G， Andersen EOL， Polato JJ.Pain and Stress： Functional Evidence That Supra- Spinal Mechanisms Involved in Pain-Induced Analgesia Mediate Stress-Induced Analgesia.Behav Pharmacol，2020，31（2&3）： 159-167.

[4]Park SG，Yon J-M，C Lin，et al.Capsaicin Attenuates Spermatogenic Cell Death Induced by Scrotal Hyperthermia Through Its Antioxidative and Anti- Apoptotic Activities.Andrologia，2017，49（5）.doi：10. 1111 /and.12656.

[5]Andersen HH ，MarkerJB ，Hoeck EA，et al.Antipruritic Effect of Pretreatment With Topical Capsaicin 8% on Histamine- And Cowhage-Evoked Itch in Healthy Volunteers： A Randomized，Vehicle- Controlled，Proof-Of-Concept Trial.Br J Dermatol，2017， 177（1）：107- 116.

[6]Georgescu SR，Sarbu MI，Matei C，et al.Capsaicin： Friend or Foe in Skin Cancer and Other Related Malignancies？ Nutrients，2017，9（12）：1365.

[7]Ghiasi Z，Esmaeli F，Aghajani M，et al.Enhancing analgesic and anti-inflammatory effects of capsaicin when loaded into olive oil nanoemulsion： An in vivo study.Int J Pharm，2019，559：341-347.

[8]Botonis PG，Miliotis PG，Kounalakis SN，et al. Thermoregulatory and cardiovasculareffects of capsaicin application on human skin during dynamic exercise to temperate and warm conditions.Physiol Rep，2019，7（24）： e14325.

[9]姚軍燕，楊青芳，馬強.生物高分子材料聚乳酸的改性研究進展[J].高分子材料科學與工程，2004，020 （004）：28-32.

[10]江鎮(zhèn)海.聚乳酸的應用與市場前景[J].上?；?，2010，35（2）：37-38.

[11]陳景華.綠色環(huán)保型材料聚乳酸的應用研究[J].出版與印刷，2005，000（001）：19-22.

[12]凌新龍，林海濤，趙樹強，等.聚乳酸的改性研究進展及應用[J].成都紡織高等?？茖W報，2016，33（003）： 141-155.

[13]姚金成，胡領，瞿延暉，等.辣椒素受體的研究概況[J].中國醫(yī)院藥學雜志，2004，24（012）：771-773.

[14]徐永平，王黎，金禮吉，等.辣椒素的研究和應用[J].大連教育學院學報，2009，25（003）：65-69.

[15]Ryuji，Terayama，Kotaro，et al.Assessment of intraoral mucosal pain induced by the application of capsaicin[J].Archives of Oral Biology，2014.

[16]Ahuja Kiran D K ， Robertson I K ， Geraghty D P ，et al.Effects of chili consumption on postprandial glucose，insulin，and energy metabolism.[J].American Journal of Clinical Nutrition（1）：63.

[17]楊恩龍，王善元，李妮，等.靜電紡絲技術及其研究進展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2007，025（008）：7-10，14.

[18]Lxy D ， Xia Y N .Electrospinning of Nanofibers： Reinventing the Wheel？[J].Advanced Materials，2004， 16（14）：1151-1170.

[19]Qi Z ，Hao Y ，Chen Y ，et al.Highly porous fibers prepared by electrospinning a ternary system of nonsolvent/solvent/poly（l-lactic acid）[J].Materials Letters， 2009，63（3-4）：415-418.

[20]Wnek G E ，Carr M E ，Simpson D G ，et al. Electrospinning of Nanofiber Fibrinogen Structures[J]. 2003， 3（2）：213-216.

[21]顧明波，王開濤，秦傳香，等.La6WO12：Eu3+納米熒光粉的合成及熒光納米纖維膜的制備[J].發(fā)光學報，2011，32（6）：555-560.

[22]Priya A，Subramania A，Jung Y S，et al.High- performance quasi-solid-state dye- sensitized solar cell based on an electrospun PVdF-HFP membrane electrolyte.[J].Langmuir the Acs Journal of Surfaces & Colloids，2008，24（17）：9816-9.

[23]Yun K M ， Hogan C J ， Matsubayashi Y ，et al.Nanoparticle filtration by electrospun polymer fibers[J].Chemical Engineering Science，2007，62（17）： 4751-4759.

[24]許淑燕，張培培，熊杰.氧化鋅納米纖維的制備及其光催化性能[J].紡織學報，2011，32（3）：15-20.

第一作者簡介：鐘鴻梅（1993年12月），女，漢族，江西贛州人，口腔醫(yī)師，大學本科，單位：南昌大學附屬口腔醫(yī)院，研究方向：聚乳酸/辣椒素纖維膜的臨床應用前景研究。單位所在省市及郵編：江西省南昌市，330006

通訊作者簡介：金幼虹（1966年1月），女，漢族，江西南昌人，副教授，博士學位，單位：南昌大學附屬口腔醫(yī)院，研究方向：聚乳酸/辣椒素纖維膜的臨床應用前景研究。單位所在省市及郵編：江西省南昌市，330006

南昌大學附屬口腔醫(yī)院?江西省口腔生物醫(yī)學重點實驗室?江西南昌?330006