槲皮素负载聚乙烯醇纳米纤维的眼部给药制剂设计与优化研究

　　本研究针对槲皮素(Quercetin)眼部给药生物利用度低的问题，通过Box-Behnken设计优化静电纺丝参数，成功制备了高载药量(84.24%)的PVA纳米纤维。该制剂在45秒内快速崩解，10分钟药物释放率达100%，显著优于传统滴眼剂(50%)，且无眼刺激性，为改善黄斑变性等眼病治疗提供了新型给药策略。

　　

眼睛作为人体最精密的感官器官，其独特的解剖结构却给药物治疗带来了巨大挑战。每当滴眼液滴入眼睛，大部分药物都会被泪液迅速冲刷，或通过鼻泪管流失，最终只有不到5%的药物能真正抵达目标组织。这种"低生物利用度"的困境使得患者需要频繁给药，不仅降低治疗依从性，还增加了副作用风险。槲皮素作为一种天然黄酮类化合物，虽然具有强大的抗氧化、抗炎和抗菌活性，在治疗白内障、年龄相关性黄斑变性和糖尿病视网膜病变等方面展现出巨大潜力，但其难溶性、低渗透性和快速代谢的特性严重限制了临床应用。

为了突破这一瓶颈，来自克什米尔大学药物科学系的研究团队在《Food Hydrocolloids for Health》上发表了一项创新研究，他们采用静电纺丝技术成功开发了槲皮素负载聚乙烯醇纳米纤维眼部给药系统。这项研究通过先进的制剂设计，将槲皮素转化为纳米尺度的纤维结构，显著提高了药物的溶解度和角膜渗透性，为眼部疾病治疗提供了新的解决方案。

研究人员采用Box-Behnken实验设计优化静电纺丝参数，通过扫描电镜(SEM)表征纤维形态，傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析药物-载体相互作用，X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究药物晶型转变，并开展体外溶出、眼刺激性和细胞毒性实验评价制剂性能。

3.1. 纳米纤维制剂的优化

通过Box-Behnken响应面法优化静电纺丝工艺参数，建立了聚合物浓度、电压和流速与药物包封率的数学模型。最优参数为：聚合物浓度10%，电压24.160kV，流速0.50mL/hr，预测包封率达84.212%，实际验证值为84.24%，表明模型具有良好的预测能力。

3.2. 优化制剂的药学特性

优化制剂得率达92.97%±4.75%，药物包封率为84.24%±1.06%。单位剂量(4.521cm²)含药250μg，药物含量约3%，符合眼部给药要求。重量变异测试显示20个单位剂量的平均重量为10.00±1.09mg，符合药典标准。

3.3. 纳米纤维的物理表征

制剂厚度为0.261±0.025mm，拉伸强度0.126±0.002N/mm²，耐折度59±3.605次，pH值7.2±0.2，这些参数均适合眼部应用，不会引起组织刺激。

3.4. 形态学分析

SEM显示纳米纤维表面光滑、粗细均匀，无串珠结构，平均直径约200nm。药物被均匀包载在纤维内部而非表面，这种结构有利于药物的控制释放。

3.5. 物理化学表征

FTIR分析表明PVA与槲皮素之间存在氢键等分子间作用，但无化学结构变化。XRD显示槲皮素从结晶态转变为无定形态，DSC进一步证实了这种晶型转变，这些变化显著提高了药物的溶解特性。

3.6. 崩解试验

优化制剂在模拟泪液(pH7.4)中45秒内完全崩解，这种快速崩解特性有利于药物的迅速释放和吸收。

3.7. 溶出试验

纳米纤维制剂10分钟内药物释放率达100%，而传统滴眼剂仅释放50%。这种快速释放特性归因于纳米纤维的大比表面积和药物的无定形态。

3.8. 体内眼刺激性研究

Draize试验显示所有实验兔的眼部角膜、虹膜、结膜和水肿评分均为0，表明制剂无眼刺激性，安全性良好。

3.9. 与市售产品的对比研究

纳米纤维制剂的体外释放速度显著快于传统滴眼剂，5分钟内释放96.75%的药物，而滴眼剂因眨眼和泪液冲刷导致生物利用度降低。

3.10. 加速稳定性研究

制剂在25±5°C/60±5%RH和30±5°C/65±5%RH条件下储存3个月，外观、崩解时间和药物包封率均无明显变化，表明制剂稳定性良好。

3.11. 体外细胞毒性结果

MTT实验显示空白和载药纳米纤维在0-250mg浓度范围内细胞存活率均超过97%，即使最高剂量下也未出现毒性效应，证明制剂具有良好的生物相容性。

该研究成功开发了一种槲皮素负载PVA纳米纤维眼部给药系统，通过优化静电纺丝工艺参数，获得了高包封率、快速崩解和释放的制剂。制剂中槲皮素从结晶态转变为无定形态，显著改善了溶解特性。体内外实验证明制剂无眼刺激性和细胞毒性，安全性良好。与传统滴眼剂相比，纳米纤维制剂显示出显著的释放优势，10分钟内释放100%药物，而滴眼剂仅50%。稳定性研究表明制剂在加速条件下3个月内质量属性无明显变化。这项研究为克服槲皮素眼部给药难题提供了创新解决方案，纳米纤维技术不仅提高了药物生物利用度，还为实现剂量精确控制和减少给药频率奠定了基础，对治疗年龄相关性黄斑变性、糖尿病视网膜病变等眼部疾病具有重要的临床意义。