臺灣博碩士論文加值系統

能夠封裝活性治療分子的藥物傳遞系統是聚合物載具的最終目標，近十幾年來快速興起的電噴霧即是受到矚目技術之一。最大的優勢即能夠大幅降低蛋白質變性的可能性，並且在顆粒直徑與形態方面有靈活的操控性。
本研究使用電噴霧技術來製備出生物可降解式的顆粒載體。並搭配藥物與綠色螢光蛋白的使用來證明帶藥之實心微球的長時間藥物釋放和殼-核結構微球保護螢光蛋白質之活性不被溶劑破壞。
實驗材料使用聚合物Poly (lactide-co-glycolide)、Lidocaine Hydrochloride、Vancomycin hydrochloride、Ceftazidime Hydrate、Green fluorescent protein，搭配不同種類的溶劑來製備出可生物降解式微球。
透過操作參數控制所製備出的帶藥之實心微球和殼-核微球其微球直徑大小範圍為5 ~ 10 μm左右。利用帶藥之實心微球來展現體外實驗至少21天以上超過最低抑菌濃度的長時間藥物釋放。配合動物的體內實驗在兔子之膝關節內注射帶藥之實心微球，體內結果顯示藥物釋放至少14天以上超過最低抑菌濃度。殼核結構微球使用穿透式電子顯微鏡和雷射共軛焦顯微鏡，證明微球其殼核結構和核層之螢光蛋白質活性存在。
以上結果說明利用電噴霧技術所製備出的微球其功能性，在未來可因應不同的用途來改變操作參數，便可得到更符合需求的微球。

In this study, electrospraying techniques were used to prepare biodegradable particle carriers. Poly (lactide-co-glycolide), hydrochloride, vancomycin hydrochloride, ceftazidime hydrate, green fluorescent protein, along with different kinds of solvents were used to manufacture the biodegradable drug-eluting microspheres. The diameter of the microspheres of the solid microspheres and the shell-core microspheres prepared by using the optimum processing parameters is about 5 ~ 10 μm. The microspheres of the shell and core structure were confirmed by transmission electron microscopy and laser scanning confocal microscopy, which proved that the shell - core structure and the fluorescent protein activity of the core layer existed. The confocal images also demonstrated the activity of the fluorescent protein from being damaged by the solvent.
The experimental results showed that electrosprayed microspheres can release antibiotics in vitro for 21 days with concentrations well above the minimum inhibitory concentrations. In vivo experiments with animals also suggested that microsphere can release high drug concentrations (above the minimum inhibitory concentration) over 14 days in the rabbit knee joint. In addition, the experimental results in this study show that microspheres of different size and geometry can be prepared by electrospray technology by changing the processing parameters. This might find potential applications in medicine in the future.

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口試委員會審定書
致謝 iii
摘要 iv
Abstract v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xiii
第一章 序論 1
1-1 研究背景 1
1-2 同軸電噴霧 2
1-2.1 電噴霧技術之簡介 2
1-2.2 同軸電噴霧之原理 3
1-2.3 同軸電噴霧之優勢 4
1-3 同軸電噴霧之影響參數 4
1-3.1 聚合物種類 5
1-3.2 聚合物濃度 5
1-3.3 溶劑 7
1-3.4 操作參數 8
1-4 生物醫用材料之簡介 13
1-5 聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA) 13
1-6 鹽酸利多卡因藥物(Lidocaine Hydrochloride) 15
1-7 萬古黴素藥物(Vancomycin hydrochloride) 16
1-8 頭孢他啶藥物(Ceftazidime Hydrate) 17
1-9 研究動機與目的 18
第二章 文獻回顧 19
2-1 同軸電噴霧 19
2-2 包封蛋白質藥物 20
2-3 抗腫瘤藥物傳遞 21
2-4 包封生長因子 23
2-5 文獻總結 25
第三章 實驗方法與設備 26
3-1 實驗流程 26
3-2 實驗設備及材料 27
3-2.1 帶藥實心微球材料 27
3-2.2 殼核結構微球材料 30
3-2.3 電噴霧設備 31
3-3 製備帶藥實心微球 33
3-3.1 單軸聚合物溶液配製 33
3-3.2 單軸電噴霧架設與操作 35
3-4 製備殼核結構微球 36
3-4.1 同軸聚合物溶液配製 40
3-4.2 同軸電噴霧參數設定及操作 41
3-5 掃描式電子顯微鏡(SEM) 42
3-6 傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR) 44
3-7 穿透式電子顯微鏡(TEM) 45
3-8 雷射共軛焦顯微鏡(LSCM) 46
3-9 高效能液相層析儀(HPLC) 47
3-9.1 高效能液相層析儀之原理及介紹 48
3-9.2 標準溶液配製與檢量線 50
3-9.3 體外藥物濃度 50
3-10 動物實驗 51
3-10.1 動物體內實驗步驟 52
第四章 結果與討論 54
4-1 純PLGA實心微球 54
4-2 帶藥實心微球 56
4-3 FTIR傅立葉轉換紅外線光譜 61
4-4 高效能液相層析儀(HPLC)定量分析 63
4-4.1 HPLC基本設定參數 63
4-4.2 體外藥物濃度 65
4-4.3 體內藥物濃度 68
4-5 同軸電噴霧操作參數變化 69
4-5.1 電壓 69
4-5.2 流率 70
4-5.3 工作距離 71
4-5.4 聚合物濃度 72
4-6 殼核結構微球大小與形態 73
4-7 殼核結構觀察 75
4-8 螢光蛋白質觀察 76
第五章 結論與未來展望 77
5-1 結論 77
5-2 未來展望 78
參考文獻 79
(附錄) 83

 
圖目錄
圖 1-1、液滴分裂過程 [10] 3
圖 1-2、泰勒錐之作用力示意圖 [11] 4
圖 1-3、纏結程度示意圖與顆粒SEM圖 [4] 6
圖 1-4、BSA含量每5.5毫克/毫升 [19] 8
圖 1-5、BSA含量每20毫克/毫升 [19] 8
圖 1-6、多種噴射模式示意圖 [10] 9
圖 1-7、次級液滴及衛星液滴 [22] 11
圖 1-8、PLGA化學式 [32] 14
圖 1-9、PLGA 體內降解反應之生成物 [30] 14
圖 1- 10、利多卡因之化學結構式 [32] 15
圖 1-11、萬古黴素之化學結構式 [32] 16
圖 1- 12、頭孢他啶之化學結構式 [32] 17
圖 2- 1、結構化泰勒錐的實驗設置 [7] 19
圖 2-2、(A)結構化泰勒錐(B)同軸噴流末端之細節[4] 19
圖 2-3、溶菌酶活性測試 [23] 20
圖 2-4、BSA之體外藥物釋放曲線 [23] 20
圖 2-5、紫杉醇與蘇拉明之每日體外藥物釋放曲線 [37] 22
圖 2-6、不同實驗組別之術前與術後腫瘤信號強度 [37] 22
圖 2-7、每周腫瘤信號強度 [37] 22
圖 2-8、殼核結構微球之TEM圖 [38] 24
圖 2-9、細胞遷移數量百分比 [38] 24
圖 2-10、細胞增殖測試 [38] 24
圖 3- 1、實驗流程圖 26
圖 3-2、可降解高分子PLGA 503 27
圖 3- 3、可降解高分子PLGA 756 27
圖 3-4、(A)二氯甲烷(DCM) (B) 三氯甲烷(CHF) 29
圖 3- 5、(A)利多卡因(LIDOCAINE) (B)萬古黴素(VANCOMYCIN) 29
圖 3-6、多點磁石攪拌器 29
圖 3-7、增強型綠色螢光蛋白(REGFP) 30
圖 3- 8、磷酸鹽緩衝溶液 30
圖 3-9、高壓電源供應器 31
圖 3-10、注射幫浦 31
圖 3-11、電磁攪拌器 32
圖 3-12、10毫升針筒 32
圖 3-13、同軸治具與不鏽鋼針頭 32
圖 3- 14、單軸治具與不鏽鋼針頭 32
圖 3- 15、單軸電噴霧示意圖 34
圖 3- 16、單軸電噴霧設備架設圖 35
圖 3- 17、同軸電噴霧示意圖 40
圖 3-18、同軸電噴霧設備架設圖 41
圖 3-19、鍍金機(HITACHI E-1010) 42
圖 3-20、掃描式電子顯微鏡(HITACHI S-3000N) 43
圖 3- 21、掃描式電子顯微鏡(JEOL JSM-7500F) 43
圖 3- 22、FTIR傅立葉轉換紅外線光譜儀 44
圖 3-23、穿透式電子顯微鏡(TEM，JEOL JEM-2000EXII) 45
圖 3-24、雷射共軛焦顯微鏡(ZEISS，LSM510 META) 47
圖 3-25、高效能液相層析儀( HITACHI CHROMASTER) 47
圖 3-26、HPLC分析系統連接示意圖 48
圖 3- 27、動物實驗過程示意圖 51
圖 3- 28、帶藥實心微球溶液 52
圖 3- 29、注射微球過程 52
圖 3- 30、手術過程 53
圖 4- 1、純PLGA實心微球 54
圖 4- 2、純PLGA實心微球SEM圖 55
圖 4- 3、純PLGA實心微球SEM圖 55
圖 4- 4、聚合物PLGA503使用不同溶劑之帶藥微球，(A)DCM (B)CHF (C)HFIP。 56
圖 4- 5、不同溶劑之聚合物溶液，(A)DCM (B)CHF (C)HFIP。 57
圖 4- 6、抗生素晶粒大小，(A)萬古黴素(B)頭孢他啶。 58
圖 4- 7、抗生素藥物晶粒，(A)萬古黴素(B)頭孢他啶。 59
圖 4- 8、研磨過後之抗生素晶粒大小，(A)萬古黴素(B)頭孢他啶。 60
圖 4- 9、聚合物PLGA756之帶藥微球 60
圖 4- 10、純PLGA微球與藥物微球之FTIR 62
圖 4- 11、PLGA503 - 50 MG微球重之藥物釋放曲線， 65
圖 4- 12、PLGA503 - 100 MG微球重之藥物釋放曲線， 66
圖 4- 13、PLGA503 - 200 MG微球重之藥物釋放曲線， 66
圖 4- 14、PLGA503 - 400 MG微球重之藥物釋放曲線， 67
圖 4- 15、PLGA756 - 200 MG微球重之藥物釋放曲線， 67
圖 4- 16、體內藥物釋放曲線 68
圖 4-17、類別A微球，(A)A1 (B)A2 (C)A3組。 69
圖 4-18、類別C微球，(A)C4 (B)C5 (C)C3組。 70
圖 4-19、類別C微球，(A)C6 (B)C7 (C)C3組。 71
圖 4-20、類別A微球，(A)A1 (B)A8 (C)A9組。 72
圖 4-21、電噴霧微球 73
圖 4-22、A5組殼核微球 74
圖 4-23、B5組殼核微球 74
圖 4-24、C9組殼核微球 74
圖 4- 25、不同高分子種類之殼核微球TEM圖，(A)PLGA-503 (B) PLGA-756。 75
圖 4-26、殼核微球螢光反應 76
 
表目錄
表 3- 1、PLGA 503材料性質表 28
表 3- 2、PLGA 756材料性質表 28
表 3- 3、純PLGA實心微球 33
表 3- 4、3 %(W/V)藥物實心微球 34
表 3- 5、6 %(W/V)藥物實心微球 34
表 3-6、類別A參數組合表 37
表 3-7、類別B參數組合表 38
表 3-8、類別C參數組合表 39
表 3-9、殼層聚合物溶液 40
表 3- 10、核層聚合物溶液 40
表 3-11、HPLC主要組件 49
表 4- 1、LIDOCAINE HYDROCHLORIDE之HPLC參數設定 63
表 4- 2、VANCOMYCIN HYDROCHLORIDE之HPLC參數設定 64
表 4- 3、CEFTAZIDIME HYDRATE之HPLC參數設定 64
表 4-4、類別A、B和C之最佳參數 73

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