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微流體輔助合成PLGA藥物遞送系統

聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)是一種生物相容性和可生物降解的聚合物,最近作為藥物遞送系統(DDS)的一部分引起了人們的關注。在這種情況下,對一種快速、可靠和可重復的合成方法的需求正在出現。微流體系統為以嚴格控制的方式合成載體以及低材料、能量和時間消耗提供了巨大的機會。這些微型裝置一直是最近研究的重點,因為它們可以解決散裝系統固有的挑戰,例如低藥物裝載效率和封裝、寬尺寸分布和突發初始釋放。

微流體

微流體被定義為在微通道中處理或操縱小體積(微升或納升)液體以更好地控制混合、熱和/或傳質的裝置。微通道由各種材料制成,如聚合物(如聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚酰亞胺)、金屬(鋁)和玻璃毛細管。由于微流體合成允許嚴格控制顆粒的性質,該技術比傳統的本體方法具有廣泛的優勢。根據微通道中的流動結構,微流體方法可分為兩大類:基于液滴(分段)和連續微流體。

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基于液滴的微流體

基于液滴的微流體用于合成微液滴、乳液和微粒,以及用于納米材料生產的微反應器。液滴的形成是由于內部流動的不穩定性,內部流動會分裂成液滴。許多參數在液滴形成中很重要,但關鍵參數是通道幾何形狀、流速、流體粘度和表面活性劑添加量。例如,通道設計和通道直徑是液滴形成現象和特性的決定因素。此外,粘度和表面活性劑的存在等流體性質是粘性剪切力的有效參數,粘性剪切力將內部流破碎成液滴。

液滴可以在各種流動狀態下形成。三種主要狀態是滴落、噴射和擠壓。在低流速下觀察到滴落模式,隨著流速的增加,滴落模式轉變為噴射模式。滴落模式產生具有窄尺寸分布的液滴,而噴射模式產生多分散液滴。在噴射模式下,液滴較小,表面積與體積比較高,在遠離通道出口的地方形成。在擠壓模式下,液滴開始生長并堵塞連續相,因此隨著連續相壓力的增加,液滴會斷裂。因此,擠壓模式的特征是流體壓力的波動。

微流體中的液滴產生和混合可以通過主動和被動方法進行。在主動方法中,施加外力(如磁力、電力等)以促進液滴的形成。相比之下,在被動模式下,兩種或多種不混溶的流體在接合處接觸,并根據流體的性質(流量比、流動條件和裝置的幾何形狀)形成液滴。已經評估了各種幾何形狀,以促進單芯或多芯液滴的產生。根據流動接觸,幾何形狀分為三大類:并流、橫流和流動聚焦。

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連續相流微流體

在這種類型中,兩種或多種流體在微通道中并排流動,沒有分割或破裂。由于混合時間縮短,研究人員試圖采用連續相流進行材料合成。由于外部流體的壓縮,混合時間的減少在許多NP合成中非常重要,因為它為NP的形成提供了均勻的條件。因此,NP的尺寸分布更窄。此外,均勻的濃度、熱量和流體分布發生在內部流體中,遠離通道壁,這防止了靠近通道壁的顆粒產生,從而減少了通道堵塞。

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用于PLGA藥物遞送系統的微流體系統

在過去的二十年里,基于PLGA的藥物遞送系統正在微流體中生產。有幾份關于使用該技術生產基于PLGA的MP、NP和微纖維的報告。多種藥物已被裝載到基于PLGA的MP和NP中,在各種微通道中,如PDMS微流體、玻璃毛細管、酚醛樹脂基微流體芯片、鋁和硅。然而,在微流體中生產微纖維不是常用的合成方法,特別是用于藥物輸送目的。該方法已被用于生產用于組織工程支架的微纖維。然而,這種方法生產的微纖維在DDS中有缺點,例如微纖維結構中存在空隙,以及由于固化過程而產生的纖維的水凝膠性質。

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