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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖峻毅
研究生(外文):Jun Yi Liao
論文名稱:電紡PLGA奈米纖維薄膜藥物釋放之研究
論文名稱(外文):Release characteristics of pharmaceuticals from electrospun PLGA nanofibrous membranes
指導教授:劉士榮劉士榮引用關係
指導教授(外文):S. J. Liu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:醫療機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
論文頁數:102
中文關鍵詞:電紡生物可降解材料藥物釋放系統生醫敷料
外文關鍵詞:Electrospinningnanofibrous membranespolylactide-polyglycolide (PLGA)collagenvancomycingentamicinlidocainecell behavior
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在面對急性燒燙傷的病患,主要的兩大問題:一是水分的流失,包括體內的電解質及蛋白質;二是因缺乏了皮膚的屏障,傷口招致細菌侵入,因而造成敗血症。故臨床上常常都使用皮膚替代物來治療。本研究利用電紡技術製備奈米織維薄膜,研發生物可降解式藥物釋放系統。PLGA包覆臨床用藥,如局部麻醉藥(Lidocaine)、抗生素(Gentamicin;Vancomycin)。此纖維薄膜可應用於生醫敷料,來探討皮膚修復及癒合之情況。
根據前人文獻,其包覆物不論是Collagen或是Chitosan天然高分子,具促進癒合的療效,卻無法有效抑菌或減少病患痛楚。再者少有學者研究薄膜的纖維性質、疊層型態是否影響藥物釋放的持續性。本研究以藥物釋放系統為目標。研究兼具麻醉與局部止痛、抗菌及添加Collagen之生物可吸收性奈米纖維薄膜。而後進一步進行動物試驗,評估本研究所提出薄膜對於傷口修復及癒合之情況。
實驗結果顯示,所製備出纖維直徑大小有效提供細胞附著生長。添加Collagen會增強材料親水性質。體外藥物釋放試驗,抗生素可持續釋放至28日。經由MTT測試,所提出的材料無毒性且適合細胞生長。體內藥物釋放, 21日內釋放出之藥物其抑菌活性皆高於MIC值。癒合、切片觀察,證實薄膜具修復癒合能力,可提升傷口治癒能力。

This study investigated the controlled release of vancomycin, gentamicin, and lidocaine from electrospun PLGA/collagen nanofibrous membranes. For the electrospinning of biodegradable membranes, PLGA and collagen, and various pharmaceutics including vancomycin, gentamicin, and lidocaine were first dissolved in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro -2-propanol (HFIP).
After electrospinning, an elution method and an HPLC assay were employed to characterize the in-vitro release rates of the pharmaceutics over a 30-day period. It was found that biodegradable nanofibrous membranes released high concentration of vancomycin and gentamicin (well above the minimum inhibition concentration) in vitro for 4 weeks. A bacterial inhibition test was carried out to determine the relative activity of the released antibiotics. The bioactivity ranged from 16.7% to 100% of relative activity.
In addition, it was found that nanofibrous membranes were functionally active in responses in human fibroblasts, and were very effective as wound-healing accelerators in early-stage wound healing. By adopting the electrospinning technique, we will be able to manufacture biodegradable biomimetic nanofibrous extracellular membranes for long-term drug delivery of various medicines.
指導教授推薦書…………………………………………………………...
口試委員會審定書………………………………………………………...
授權書……………………………………………………………………...
致謝……………………………………………………………………...iv
中文摘要………………………………………………………………....v
英文摘要………………………………………………………………...vi
目錄……………………………………………………………………..vii
圖目錄…………………………………………………………………...xi
表目錄..............................................xiv
第一章 序論…………………………………………………………...1
1.1皮膚解剖生理簡介……………………………………………......1
1.2燒燙傷簡介……………………………………………….........4
1.2.1 燒燙傷的分類……………………………………………......4
1.2.2 燒燙傷原因分類……………………………………………....7
1.2.3 燒燙傷之治療………………………………………………..8
1.3皮膚組織工程介紹……………………………………………...11
1.4生醫材料的簡介………………………………………………...12
1.4.1聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)…………………………….13
1.4.2 Collagen簡介………………………………….……………..14
1.5臨床用藥簡介…………………………………………….........16
1.6電紡織的簡介……………………………………………….....23
1.7研究動機與目的…………………………………………………25
第二章 文獻回顧……………………………………………………...26
2.1電紡製備PLGA奈米纖維.………………………………….…..27
2.2 PLGA/天然高分子奈米纖維…………………………….……..29
2.3高分子載體包覆藥物…………………………………..…….….32
2.4複合添加物奈米纖維……………………………..…………......35
2.5文獻總結………………………………………………………....36
第三章 材料與方法…………………………………………………...37
3.1實驗流程.........................................37
3.2實驗設備及材料製備……..……………………...………….….38
3.3電紡製備薄膜…………………..........................41
3.4表面型態觀察………………………………………………....…44
3.5接觸角量測………………………………………………….…...46
3.6定量分析………………………………………………………....47
3.7抑菌活性測試…………………………………………..…….…51
3.8細胞毒性分析……………………………………………….…..53
3.8.1培養前準備與細胞培養……………………………………...54
3.9活體實驗………………………………………………………...56
3.9.1體內藥物釋放、抑菌測試……………………………………56
3.9.2癒合、切片觀察………………………………………………57
第四章 結果與討論………………...59
4.1 電紡製備PLGA薄膜………..59
4.2接觸角分析………………….60
4.3高效能液相層析儀定量分析……….61
4.3.1 HPLC基本設定參數…………………………………...…….61
4.3.2體外Lidocaine之不同表面形態釋放情形……………………63
4.3.3體外Vancomycin之不同表面形態釋放情形…………………64
4.3.4體外Gentamicin之不同表面形態釋放情形………………….65
4.3.5疊層Lidocaine Vancomycin Gentamicin體外釋放…………...66
4.3.6體外Lidocaine之不同疊層釋放情形…………………………67
4.3.7體外Vancomycin之不同疊層釋放情形………………………68
4.3.8體外Gentamicin之不同疊層釋放情形…...…………………..69
4.4抑菌測試………………….70
4.4.1標準曲線………………….70
4.4.2體外抑菌測試與藥物濃度比對…………………71
4.5體外細胞毒性測試…………………..72
4.6動物試驗………….73
4.6.1體內Lidocaine、Vancomycin、Gentamicin釋放…..……….73
4.6.2體內抑菌測試與藥物濃度比對................................74
4.6.3癒合、切片觀察……………………………….75
第五章 結論與未來發展………………………………...……………77
5.1結論……………………………….77
5.2未來發展………………………………..78
第六章 參考文獻……………………….79

附錄……………………...82
圖目錄
圖1-1、皮膚解剖結構……………………………………………………1
圖1-2、燒燙傷的分級……………………………………………..….….5
圖1-3、組織工程三大要件…………………………………..…………12
圖1-4、PLA/PGA共聚合成PLGA..........................14
圖2-1、不同PLGA濃度奈米纖維……………………………………...26
圖2-2、成纖維母細胞於不同纖維直徑附著效果……………………..27
圖2-3、成纖維母細胞培養於不同chitosan比例纖維膜5天之型態….28
圖2-4、(A)紗布控制組, (B)奈米纖維膜組, (C) 一般市售敷料……..29
圖2-5、metoclopramide salt於PVA 、PCL 、PLLA 、PLGA釋放…..30
圖2-6、SPC - A - 1培養於PLLA /titanocene dichloride之抗腫瘤活性測試……………………………………………………………….……..31
圖2-7、於7、21、90 細胞外間質膠原分泌情況…………………….….32
圖2-8、(a)Lidocaine(b)Mupirocing釋放率………………………..33
圖2-9、薄膜於不同環境溫度對(a) Vancomycin (b) Betamethasone 釋放....................................................34
圖2-10、薄膜藥物釋放率於不同參數、製備方法………………….….35
圖3-1、實驗流程圖……………………………………………………..37
圖3-2、薄膜製備流程圖………………………………………………...37
圖3-3、可生物降解高分子……………………………..………………38
圖3-4、欲包覆抗身素藥品..……..…………………………………......39
圖3-5、欲包覆局部麻醉藥品…....………………………………...…...39
圖3-6、欲包覆Collagen外觀……….…………………………………..39
圖3-7、有機溶劑……….…….…………………………………………39
圖3-8、實驗設備裝置示意……………………………………..………40
圖3-9、HPLC分析系統連接示意圖………………………………..…..48
圖4-1、PLGA奈米纖維……………………………………………...…53
圖4-2、薄膜接觸角(A)PLGA/Drug、(B)PLGA/Collagen…………..…..59
圖4-3、Lidocaine之不同表面參數釋放情…………………..……...…..62
圖4-4、Vancomycin之不同表面參數釋放情形………………….....…..63
圖4-5、Gentamicin之不同表面參數釋放情形……………….…..…….64
圖4-6、不同薄膜疊層參數體外釋放…………………………..…….....65
圖4-7、Lidocaine之不同疊層參數釋放情形…………………………...66
圖4-8、Vancomycin之不同疊層釋放情形………………………...……67
圖4-9、Gentamicin之不同疊層參數釋放情形……………………....…68
圖4-10、Vancomycin抑菌標準……………………………...………….69
圖4-11、Gentamicin抑菌標準………………………………………….69
圖4-12、(141) Vancomycin體外釋放、抑菌測試………………………70
圖4- 13、(141) Gentamicin體外釋放、抑菌測試………..…………70
圖4-14、MTT測試1~21日(**P<0.01)………………………………....71
圖4-15、體內藥物釋放………………………………………….……...72
圖4-16、(141) Vancomycin體內釋放、抑菌測試………………………73
圖4-17、(141) Gentamicin體內釋放、抑菌測試………………………..73
圖4-18、(141)癒合觀察…………………………………………………74
圖4-19、(141)切片觀察…………………………………………………74

表目錄
表1-1、燒傷嚴重度之分類……………………………………………..6
表1-2、常見燒燙傷敷料及藥物的功用……………………………......9
表 3-1、PLGA/Drug溶液配置………………………………………….41
表 3-2、PLGA/Collagen溶液配置……………………………………...41
表 3-3、製備參數配置……………………………...…………………42
表 3-4、製備樣品配製(1)、製備樣品配製(2)…………………………43
表 3-5、各組含藥量比例……………………………………………….43
表3-6、HPLC主要組件………………………………………..…..….49
表4-1、Lidocaine之高效能液相層析儀設定參數………………...…60
表4-2、Vancomycin之高效能液相層析儀設定參數……………...…60
表4-3、Gentamicin之高效能液相層析儀設定參數………………….61
表 4-4、癒合觀察對照…………………………………………………75









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