导读：
近期，南京工业大学曾昌凤与吕勒奥理工大学的研究人员合作，借助简单的微流控装置合成了尺寸均匀的ZIF-8/PVA微球，探究了各种因素对其形貌和载药量的影响，以及这些微球对四环素的控释性能。相关研究以“Synthesis of ZIF-8/PVA microspheres with the assistance of a microfluidic device and their controlled drug release properties”为题目，发表在期刊《Microporous and Mesoporous Materials》上。
本文要点：
1、借助简单的微流控装置合成了尺寸均匀的ZIF-8（沸石咪唑骨架） /PVA微球，并研究了其控制药物释放特性。
2、首先，通过共流微流控装置生成ZIF-8/PVA微滴，以分散有ZIF-8纳米颗粒的PVA水溶液为分散相，脂肪酸甲酯（FAME）为连续相，随后通过溶剂提取法形成微球。
3、考察了连续相类型对微球球形度的影响以及ZIF-8含量的影响。
4、进一步的研究表明，降低提取率和在分散相中添加NaCl可以改善微球的球形度。
5、将合成的ZIF-8/PVA微球用于四环素的负载和释放研究，结果显示其负载量比纯PVA微球高出5倍以上，且ZIF-8/PVA微球的释药时间远长于PVA微球，释放速率受环境pH值影响显著。
ZIF-8含量对微球的载药量有何影响？
四环素（TC）在ZIF-8/PVA微球中的负载量随着ZIF-8含量的增加而增加。当ZIF-8/PVA微球中ZIF-8的含量为55.6 wt%时，TC的负载量高达110 mg/g，比纯PVA微球（约20 mg/g）高出5倍以上。
ZIF-8/PVA微球的高负载量可归因于TC分子与多孔ZIF-8晶体之间的强相互作用，ZIF-8可以在其外表面吸附TC。相比之下，纯PVA微球的负载量受限于PVA的吸胀能力，因此远低于ZIF-8/PVA微球。
添加NaCl对负载量没有影响，因为Na+的离子强度相对较弱，与TC和ZIF-8之间的强相互作用相比可以忽略不计。
总之，在PVA微球中掺入大量多孔ZIF-8材料显著提高了药物的负载量，这得益于药物分子在ZIF-8组分上的强吸附。
pH值对ZIF-8/PVA微球的药物释放速率有何影响？
1、在pH 4.5的磷酸缓冲溶液中，几乎所有的四环素（TC）在2小时内从PVA微球和ZIF-8/PVA微球中全部释放出来。
2、而在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，TC的释放速率明显减慢。55.6%ZP-NaCl微球在62小时内释放了约90%的TC负载量，55.6%ZP微球在62小时内只释放了约65%的TC负载量。
这是因为在酸性条件下（pH 4.5），ZIF-8结构不稳定，会被破坏，从而导致TC快速从ZIF-8/PVA微球中释放出来。而在中性条件下（pH 7.4），ZIF-8结构相对稳定，TC主要通过与ZIF-8的静电作用和π-π堆积作用被吸附，因此释放速率较慢。
图1.微通道装置和实验设备示意图。
图2.甲醇临界浓度与PVA浓度的关系。
图3.ZIF-8/PVA微球整体和表面的SEM图像，ZIF-8/聚乙烯醇中ZIF-8的含量为18.3 wt%（a,e）、35.5 wt%（b,f）、55.6 wt%（c,g）和80.6 wt%（d,h）。
图4.PVA、纯ZIF-8粉末和ZIF-8/PVA微球的XRD图。
图5.本研究中的代表性样品的FTIR光谱。
图6.不同提取率下合成微球的光学显微照片。
图7.SEM图像显示了NaCl含量对ZIF-8/PVA-NaCl微球球形度的影响：（a）1.5 wt%；（b）10 wt%；（c）20 wt%。。（NaCl的含量基于分散相中PVA的质量。）
图8.不同ZIF-8含量的ZIF-8/PVA（ZP）微球中TC的负载量。
图9.去离子水中，对应于总负载TC的解吸量（a）和对应于TC负载微球总质量的解吸量（b）与解吸时间的函数关系。
图10.不同载TC微球样品在pH为（a）4.5和（b）7.4的PBS溶液中的TC释放曲线。使用的PVA、18.3%ZP、55.6%ZP和55.6%ZP-NaCl微球样品中的TC量分别为0.10、0.35、0.54和0.56mg。
图11.不同载药PVA基微球的形态：（a）PVA-PLA微球的SEM图像，（b）QuadraSphere微球（QSM）的光学显微照片，（c）DC珠，和（d）55.6%ZP-NaCl（本研究）。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2024.113187
