《ACS Omega》：Janus Films Fabricated Using Modified Electrospinning for Converting the Dosage Form of Watermelon Frost
编辑推荐：
传统中药的现代化需要先进现代技术和功能材料的强力支持与支撑。在此，研究人员通过整合改良同轴静电纺丝（modified coaxial electrospinning）和改良三轴静电纺丝（modified triaxial electrospinning），以直
传统中药的现代化需要先进现代技术和功能材料的强力支持与支撑。在此，研究人员通过整合改良同轴静电纺丝（modified coaxial electrospinning）和改良三轴静电纺丝（modified triaxial electrospinning），以直接方式合成了一种具有跨尺度结构特征的新型Janus薄膜。该Janus薄膜包含一个由改良同轴静电纺丝制备的羟丙甲纤维素（HPMC）-三氯蔗糖复合纳米纤维构成的底层，以及一个由改良三轴静电纺丝制备的核（西瓜霜-HPMC）-壳（HPMC-三氯蔗糖）纳米纤维构成的顶层。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征清晰验证了整体纳米纤维和核-壳纳米纤维的线性形貌及内部微观结构。X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表明，各组分主要呈无定形物理状态，并在纳米纤维膜内具有良好的相容性。作为可溶性水凝胶，该Janus薄膜在接触水时能快速凝胶化。利用人工舌和人工唾液，研究人员证明Janus薄膜通过黏附于舌根，以扩散-溶蚀联合机制实现负载西瓜霜的持续释放，其持续时间显著长于商业喷雾剂。此外，Janus薄膜的局部递送能够实现药物递送的精准定位，延长给药时间以减少给药频率，并提供无苦味的愉悦给药体验，验证了从喷雾剂型到纳米薄膜剂型的成功转化。本方案不仅为合成全新的混合构型开辟了新途径，也为从传统剂型向纳米产品的剂型转化以实现可持续社会效益提供了新思路。
论文解读文章
**研究背景与问题**
传统中药的现代化亟需先进技术与功能材料的支撑。西瓜霜（Watermelon Frost, WF）作为一种传统中药制剂，广泛用于治疗咽炎等上呼吸道疾病，但其喷雾剂型存在严重缺陷：药物颗粒在口腔中停留时间短，无法精准作用于病灶，且难以维持恒定有效浓度；同时，患者依从性差，表现为苦味明显、每日需多次喷雾、喷雾后充斥整个口腔导致不适感。这些不足违背了药剂学“有效、安全、便捷”的给药目标，因此开发新型制剂技术以克服这些局限具有迫切需求。
**研究内容与结论**
研究人员提出并制备了一种新型Janus薄膜剂型，该薄膜由两层结构组成：底层为羟丙甲纤维素（HPMC）-三氯蔗糖复合纳米纤维，用于黏附在舌根并提供甜味；顶层为核-壳纳米纤维，核心负载西瓜霜（WF-HPMC），壳层为HPMC-三氯蔗糖，用于实现WF的持续释放。通过改良同轴静电纺丝（modified coaxial electrospinning）和改良三轴静电纺丝（modified triaxial electrospinning）的层-by-层沉积策略，成功实现了从传统喷雾剂型向纳米纤维膜剂型的转化。实验表明，该Janus薄膜在接触水后迅速凝胶化，利用人工舌和人工唾液模拟的口腔环境，证实其通过扩散-溶蚀联合机制在3小时内持续释放91.8%±3.8%的WF，释放时间显著长于商业喷雾（<5分钟）。XRD和FTIR分析显示，组分在纳米纤维中主要呈无定形态，且具有良好的相容性。该研究发表于《ACS Omega》。
**关键技术与方法**
1. **改良三轴静电纺丝**：利用自制三层同心纺丝头，以乙醇-二氯甲烷为外溶剂，HPMC-三氯蔗糖为中间层流体，WF-HPMC悬液为内芯流体，制备顶层核-壳纳米纤维。
2. **改良同轴静电纺丝**：使用相同纺丝头但关闭内芯流体，以HPMC-三氯蔗糖为中间层流体，制备底层均质纳米纤维。
3. **体外溶出测试**：采用人工舌（模拟电动舌）和人工唾液（购自陕西亚派生物科技有限公司），在动态口腔环境中评估WF释放行为。
4. **表征手段**：SEM观察形貌，TEM观察内部结构，XRD分析物理状态，FTIR评估组分相容性，UV-vis光谱定量WF含量。
**研究结果**
**3.1 创建含核-壳纳米纤维的Janus薄膜策略**
研究人员提出利用核-壳结构（空间内外关系）负载活性成分，并利用Janus结构（空间并列关系）使两侧均能接触环境，从而构建Janus薄膜，底层提供黏附与甜味，顶层实现WF持续释放。
**3.2 从结构纺丝头实施多重静电纺丝过程**
自制三层同心纺丝头具有紧凑设计（长6.3 cm，重6.9 g），通过绝缘涂层减少能量损失，三个金属毛细管共轴嵌套，外溶剂层可防止HPMC流体黏附在喷丝头，实现稳定的三轴和同轴纺丝过程。
**3.3 Janus薄膜的形貌与内部结构**
SEM显示顶层核-壳纳米纤维和底层均质纳米纤维均呈线性形貌，无珠串或纺锤体，平均直径分别为861±142 nm和828±155 nm。截面SEM证实顶层纤维具有核-壳结构，核心可见WF颗粒，底层纤维内部光滑无颗粒。外溶剂通过润滑作用减少黏附力、毛细作用力、静电力和表面张力，使纺丝过程更稳定。
**3.4 物理状态与组分相容性**
XRD显示WF和三氯蔗糖为晶体，HPMC为无定形，Janus薄膜中WF仍保留少量晶体峰，但主要呈无定形态。光学显微镜观察到WF颗粒被HPMC包覆。FTIR未出现新峰，表明无化学转化，HPMC与三氯蔗糖及WF组分间存在氢键和疏水相互作用，增强了相容性与稳定性。
**3.5 纳米纤维Janus薄膜的凝胶化性能**
将8.0 mm圆形Janus薄膜置于湿纸上，约1分钟内白色薄膜转变为黄绿色透明水凝胶，表明快速凝胶化，有利于在舌根黏附。
**3.6 使用人工舌和人工唾液的体外溶出测试**
建立UV-vis标准曲线（A=0.03569×C+0.09888，R2=0.9995），WF包封率为95.7%±3.6%。人工舌测试显示，商业喷雾WF粉末在5分钟内完全溶解，而Janus薄膜在3小时内持续释放91.8%±3.8%的WF，释放曲线符合Peppas方程（Q=6.92t?·??，R2=0.9955），指数0.49介于0.45-0.89之间，表明为扩散-溶蚀联合机制。
**3.7 Janus薄膜的“有效、安全、便捷”治疗机制与展望**
讨论部分指出，Janus薄膜通过以下方式实现更优治疗：
- **便捷性**：底层三氯蔗糖掩盖苦味；直接置于舌根，避免满口不适；持续释放减少给药次数。
- **有效性**：精准定位舌根，持续稳定向咽喉递送活性成分；良好口感提高患者接受度。
- **安全性**：从脉冲式释放转为持续释放，避免药物浓度骤升，延长作用时间。
研究人员展望，该策略可推广至其他口腔喷雾剂型的纳米转化，并结合多流体静电纺丝与自由表面静电纺丝技术实现规模化生产，从而跨越实验室研究与商业产品之间的“死亡之谷”。
**结论翻译**
尽管传统西瓜霜喷雾剂型在治疗咽炎方面应用广泛，但由于苦味、充满口腔、需多次给药以及快速溶解导致效果有限等问题，患者依从性差。为解决这些负面问题，研究人员成功将传统口服西瓜霜喷雾剂型转化为一种新型药物Janus薄膜剂型，该剂型由跨尺度Janus薄膜构成。薄膜通过层-by-层沉积制备：底层由改良同轴静电纺丝制备的均质纳米纤维（HPMC-三氯蔗糖）组成，顶层由改良三轴静电纺丝制备的核-壳纳米纤维（HPMC-WF@HPMC-三氯蔗糖）组成。SEM证实了底层和顶层分别具有均质和核-壳结构，XRD和FTIR表明组分呈无定形态且相容。Janus薄膜接触水后快速凝胶化，通过人工舌和人工唾液测试，证实其通过黏附于舌根，以扩散-溶蚀联合机制实现WF的持续释放，释放时间显著长于商业喷雾。验证表明，Janus薄膜的局部递送可减少给药次数、掩盖苦味、便于舌根给药，从而提高患者依从性；同时能精准定位药物递送，延长释放时间，使更多活性成分到达病灶，从而更有效治疗咽炎。因此，基于Janus薄膜的递送能避免一系列给药问题，实现安全给药目标。从喷雾剂型向纳米纤维薄膜的成功转化，不仅为中药现代化开辟了新途径，也为合成全新的跨尺度混合构型提供了新方法。
