植入式压电聚合物改善了药物的控制释放

由通常用于血管缝合的聚合物线制成的膜可以装载治疗药物并植入体内，在那里机械力激活聚合物的电势并缓慢释放药物。由UC Riverside的生物工程师领导的小组开发并在ACS Applied Bio Materials中发布的新型系统克服了常规药物管理和某些控释方法的最大局限性，并且可以改善癌症和其他慢性疾病的治疗。

常规药物给药的缺点包括重复给药，在人体系统中非特异性生物分布，药物分子的长期不可持续性以及高细胞毒性，这对有效治疗慢性病提出了挑战，这些慢性病需要随着时间的推移改变药物剂量以获得最佳治疗效果功效。大多数控释方法将药物颗粒包裹在可生物降解的气泡状容器中，该容器会随着时间的流逝而溶解以释放药物，从而难以按时交付药物。其他涉及电池驱动的生物兼容设备。

加州大学河滨分校的Marlan和Rosemary Bourns工程学院生物工程副教授Jin Nam运营着一个实验室，该实验室与生物相容性聚合物一起构建了被称为支架的框架，以帮助干细胞修复组织和器官。这些聚合物中的一种，聚偏二氟乙烯-三氟乙烯，或P(VDF-TrFE)，可以在机械应力下产生电荷。Nam意识到这种被称为压电性的特性，使该聚合物成为药物释放系统的潜在可行候选物。

他的团队使用一种称为静电纺丝的技术来生产P(VDF-TrFE)纳米纤维，该纤维铺在薄垫上。通过静电纺丝将材料制成纳米级结构，可以优化所得纳米纤维的敏感性，因此，药物输送系统将对生理安全强度做出反应，而对日常活动不敏感。纳米纤维的大表面积使它们能够吸附相对大量的药物分子。

将薄膜嵌入模拟活组织的水凝胶中后，使用治疗性冲击波进行的一系列测试产生了足够的电荷，以将静电附着的模型药物分子释放到周围的凝胶中。研究人员可以通过改变施加的压力和持续时间来调整药物释放量。

纳姆说：“这种基于压电纳米纤维的药物递送系统能够按需局部递送药物分子，这对于需要长期重复给药的疾病或状况(例如癌症治疗)很有用。” 纳米纤维结构的大表面积体积比使药物装载量更大，从而导致单次注射或植入的时间比传统药物输送的时间更长。”

与传统的基于降解或扩散释放的药物输送系统相比，传统的药物输送系统通常显示出初始的爆发释放，然后出现不同的释放速率，而基于压电系统的药物释放的线性分布可实现精确的药物分子给药，而无需考虑植入时间。重复的按需药物释放测试显示，每次激活的药物释放量相似，从而证实了释放速率的可靠控制。

可以通过将纳米纤维的尺寸控制在治疗性冲击波激活的范围内来调节药物释放动力学的敏感性，治疗性冲击波通常用于手持设备的肌肉骨骼疼痛治疗。较小，较敏感的纳米纤维可用于植入深层组织，例如在肌肉下方的骨头附近，而较不敏感的较大纳米纤维可用于皮下应用，以避免由于意外撞击而引起的错误激活。

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