聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）具有合适的生物可降解和毒理学安全性，在药物递送应用中展现了巨大的潜力。一般而言，药物释放是指将药物分子从聚合物内部的起始位置运输到聚合物外表面，最终扩散到周围环境的一系列过程。尽管有大量研究 PLGA聚合物体系的药物释放过程，但关于物理包埋药物的演变、结构、含量和在聚合物内分布的研究很少。鉴于 PLGA完成降解所需的时间从数周到数月不等，了解药物如何封装在聚合物中以及它随时间所发生的变化非常重要。
2021年4月，深圳大学高等研究院许杉杉研究员团队在国际权威期刊 《Journal of Controlled Release》（IF：9.776， Q1）上发表论文“Controlled drug release: On the evolution of physically entrapped drug inside the electrospun poly(lactic-co-glycolic acid) matrix”，利用中子反射和散射技术追踪载药纤维膜的聚合物链运动及小分子扩散过程，揭示了微观尺度下药物的协同扩散过程及调节释放的重要机制，为开发满足临床需求的靶向药物体系提供必要的理论指导。深圳大学高等研究院许杉杉研究员为论文通讯作者，高等研究院2019级研究生伍家恩为论文第一作者，深圳大学为论文第一发表单位。
该研究中，中子反射测量揭示了PLGA薄膜在表面粗糙度、厚度和吸水率方面对不同湿度和特定温度范围(20℃和37℃)内水的可逆响应。结果表明，水与PLGA具有一定的分子相容性。在很短的时间内，水分子通过其内在相容性渗透到聚合物基体内部，而不是通过人工孔隙、水解或表面侵蚀。小角中子散射技术非侵入性地揭示了载药聚合物基质内部的不均匀形态。包裹的药物聚集体的溶解极大地影响着药物的负载，药物分子向介质的释放强烈地依赖于温度。超小角度中子结果揭示了纤维直径随孵育时间的变化。高负荷的溶解性药物在纤维内的积累会导致溶胀爆发，导致阶梯式释放动力学。
图1：（左侧）卡培他滨在 37°C 下从电纺 PLGA 膜释放到 PBS 缓冲溶液；（右侧）载药纤维的演化示意图:(A)干燥; (B)水渗透到纤维中，产生了SLD对比; (C)聚合物基质弛豫过程中药物聚集体溶解和药物转运; (D)药物在纤维内均匀分布并逐渐排出。
项目支持：深圳市科技创新项目（JCYJ20170818101220860）、深圳市高端人才启动项目（KQRC2017–000244）、TransEasy 医疗技术有限公司（HX201910082）、深圳市光远生物材料有限公司（2019110）、美国国家科学基金会 (NSF)（DMR-1508249）
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.01.038