Электроспанные полимерные волокна обеспечивают контролируемое высвобождение антибактериального препарата для ухода за ранами

Эффективность лекарства зависит не только от самого терапевтического вещества, но и от способа его доставки — оно должно точно достигать пораженной области, в определенном количестве и в течение достаточно длительного времени. Именно так работают маты из полимерных волокон, содержащих антибактериальный метронидазол.

Маты производятся методом электроспиннинга в Институте ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) в Кракове. Исследование опубликовано в The Journal of Physical Chemistry B.

Задача и метод

Метронидазол используется, среди прочего, для лечения инфекций слизистых оболочек кожи, но обладает вредными свойствами при неконтролируемом распространении в организме. Ученые поставили задачу создать систему доставки, гарантирующую контролируемое и пролонгированное высвобождение малых доз препарата именно там, где это необходимо.

Предложенный метод (помещение метронидазола в электроспанные полимерные волокна, в том числе с тщательно подобранными покрытиями) является универсальным и потенциально может быть адаптирован для доставки других терапевтических веществ.

Процесс электроспиннинга

В основе метода — электростатическое поле высокого напряжения между иглой и коллекторной пластиной. Выдавливаемый ламинарно раствор растягивается, образуя конус Тейлора, который сужается и тянется к коллектору. Образующееся волокно спирально опускается, затвердевая за счет испарения растворителя или полимеризации.

Для создания физически стабильного многослойного мата необходимо поддерживать постоянные условия (температура, влажность) и геометрию системы (расстояние игла-коллектор, тип коллектора).

Структура волокон

В IFJ PAN производили волокна как с однородной структурой, так и состоящие из полимерной оболочки и полимерно-лекарственного ядра. В последнем случае ключевую роль играет коаксиальная игла (игла внутри иглы):

• Во внешнюю часть (кольцевое сечение) подается раствор полимера для материала покрытия.
• В центральную часть — смесь полимера с целевым препаратом для формирования ядра будущего волокна.

Подбор полимера или покрытия под характеристики конкретного препарата — сложная задача, так как помещение молекулярного вещества в наноограничение обычно меняет его физико-химические свойства.

Результаты и свойства матов

• Диаметр волокон: Для обеспечения адекватной площади поверхности для абсорбции и высвобождения препарата диаметр должен составлять от 0.7 до 1.3 микрометров.
• Высвобождение: Метронидазол постепенно высвобождается из матов в течение нескольких часов после применения, когда волокна становятся достаточно пористыми в ответ на жидкость в окружающей среде.
• Хранение: Маты можно хранить не более одного месяца до применения. Это ограничение связано со свойствами самого метронидазола, который начинает кристаллизоваться по истечении этого срока.

Маты размером 2x2 см, произведенные в IFJ PAN, представляют собой продукт, потенциально готовый к терапевтическому применению. Их физико-химические свойства хорошо изучены, для дальнейших исследований требуется сотрудничество с научными и медицинскими учреждениями.