DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2021.110372

棒状微粒由于其比表面积大、细胞摄取率高而成为重要的药物递送系统。然而，复杂的制备方法，如静电纺丝后的机械拉伸和切割等因素限制了棒状微粒的应用。本研究采用低粘度、低浓度、低分子量的聚丙交酯-乙交酯（PLGA）溶液，通过一步电喷雾法制备了尺寸均匀的微棒。与以往采用低浓度前驱体溶液制备聚合物微球的研究结果不同，当溶液浓度和聚合物分子量进一步降低时，可制备出直径为0.5-2.0μm、长度为4-20μm的微棒。此外，在上调负载电压、添加盐和使用高介电常数溶剂后，微棒的长宽比显著降低。根据表面波理论，长径比为4.51·N（N=1、2、3...）的微棒的形成过程与实验数据相吻合。此外，与DOX@PLGA微球相比，阿霉素（DOX）@PLGA微棒显示出更高的包封效率和载药能力。综上，由一步电喷雾制备的微棒在生物医学领域具有广阔的应用前景。

图1.不同PLGA（20kDa）浓度（w/v）下样品的SEM图像：（a）30％，（b）10％，（c）4.0％，（d）3.5％，（e）3.0％，（f）1.5％，（g）0.4％；溶剂：THF。比例尺：10μm。（h）PLGA微棒的长度和（i）直径。（j）和（k）具有不同PLGA（20kDa）浓度的前体溶液的粘度。3.0％w/v浓度下，具有不同PLGA分子量的样品的SEM图像：（l）100kDa，（m）60kDa；溶剂：THF。比例尺：10μm。（n）3.0％w/v浓度下，具有不同分子量的PLGA溶液的粘度。（o）PLGA浓度和分子量对电喷雾产品形态的影响，比例尺：5μm。

图2.PLGA（20kDa，3.0％w/v）微粒在不同电压下的SEM图像：（a）7kV，（b）8kV，（c）10kV，（d）14kV；溶剂：THF。比例尺：10μm；（e）PLGA微棒的长度和（f）直径，每种样品至少测量150个微棒的长度和直径。用含不同盐的前体溶液制备的PLGA（20kDa，3.5％w/v）微粒的SEM图像：（g）纯THF，（h）THF/KCl，（i）THF/NaAc，（j）THF/NH4F，比例尺：10μm；（k）PLGA微棒的长度和（l）直径，每种样品至少测量150个微棒的长度和直径。含不同盐的前体溶液的（m）归一化电阻和（n）相应的归一化电导率。（o）负载电压和前驱体溶液电导率对电喷雾产品形态的影响，比例尺：5μm。

图3.用不同溶剂制备的样品的SEM图：（a）丙酮，（b）DCM，（c）THF，（d）DMF，（e）HFIP，（f）DMSO；比例尺：10μm。（g）用丙酮、DCM、THF和TCM制备的PLGA微棒的长度。（h）用丙酮、DCM和THF制备的PLGA微棒的直径，以及用DMF和HFIP制备的PLGA微球的直径，每种样品至少测量200个微粒。

图4.（a）用不同溶剂制备的PLGA（20kDa）微棒的长宽比；用（b）丙酮，（c）DCM和（d）THF制备的PLGA微棒的长宽比，在丙酮、DCM和THF中的每种样品至少测量400、600或800个微棒，n=3，x1、x2、x3、x4和x5是多峰高斯拟合曲线的峰值，并将其与理论值4.51·N（N=1、2、3...）进行比较。用（e）不同浓度，（f）不同负载电压，（g）含有不同盐的前体溶液制备的PLGA（20kDa）微棒的长宽比，在每个样品中至少统计150个微棒的长宽比。

图5.电喷雾过程中的射流破裂和微粒的形成方式：（a）微球，（b）长微棒，N＞1，以N=3为例，（c）短微棒，N=1；比例尺：2μm。

图6.（a）制备PLGA微球和微棒以及DOX@PLGA微棒和DOX@PLGA微球的示意图，计算的包封效率和载药量，n=3。（b）与DOX@PLGA微棒或DOX@PLGA微球在0.0625-4mg/mL的浓度下共培养48小时的体外A549细胞的相对活性，n=3。与1mg/mL DOX@PLGA微棒或DOX@PLGA微球体外共培养，将A549细胞在3、6、12、24和48h时的相对活性标准化为未经处理的对照组，n=3。A549细胞在48h时的荧光图像（用AO染色）：（d）对照组，（e）DOX组，（f）DOX@PLGA微棒组，（g）DOX@PLGA微球组；比例尺：200μm。（h）相对A549细胞活性在48h时的荧光图像分析，n=3；（c-h）将A549细胞与10μg/mL DOX、0.984mg/mL DOX@PLGA微棒或1.148mg/mL DOX@PLGA微球共培养，这三组中的DOX浓度均为10μg/mL。

图7.（a）在0.0625-4mg/mL的不同浓度下PLGA微球和微棒的照片和（b）溶血速率，n=3。