液芯纤维可在医用纺织品中实现长期药物输送

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，并且不会对未受影响的身体部位产生负面影响。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达到了极限。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，来自 Empa 位于圣加仑的高级纤维实验室的 Edith Perret 正在开发具有非常特殊“内在价值”的医用纤维：聚合物纤维包裹着含有治疗成分的液体核心。目标是：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，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、患者特定剂量的药物。

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关键因素是纤维护套的材料。研究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。纤维护套包裹着止痛药或抗菌药等有价值的物质，并随着时间的推移将其释放出来。研究人员使用独特的试验工厂，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，”Edith Perret 说。另一方面，较大的分子则在纤维的两端释放。

精准可控、长期有效

Empa 研究人员解释道：“得益于各种参数，医用纤维的特性可以得到精确控制。”在利用荧光光谱、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，护套厚度和护套材料晶体结构对液体芯纤维中药物释放速率的影响。

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容器中释放活性成分。这开辟了广泛的潜在应用。这些纤维的直径为 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，医用纤维也可以引导到体内，以输送胰岛素等激素。另一个优点是：已经释放药物的纤维可以重新填充。使用液芯纤维可以轻松、方便和准确地施用的活性成分范围很广。除了止痛药，消炎药、抗生素甚至生活方式制剂也是可以想象的。

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。