CN108056934A - 包含核壳型纳米纤维的薄膜及其制造方法和相应的聚合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含核壳型纳米纤维的薄膜及其制造方法和相应的聚合物，其中薄膜包括多个随机方向的核壳型纳米纤维，其中每个核壳型纳米纤维包括装有至少一活性成分的聚合物核心和围绕该核心的仅有活性成分的非聚合物壳。本发明还公开了制造所述薄膜的相关方法。

Description

包含核壳型纳米纤维的薄膜及其制造方法和相应的聚合物

相关申请的交叉引用

本申请为非临时性专利申请，要求2016年11月9日提交的美国临时专利申请号62/497,077、2016年11月9日提交的美国临时专利申请号 62/497,078和2017年10月19日提交的美国非临时专利申请号15/788,777的优先权，这些专利申请案的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及能够以受控释放方式输送一种或多种活性成分的纳米纤维膜，尤其涉及具有核壳型纳米纤维结构的纳米纤维膜。其中，壳仅含有活性成分并且是高度可溶的；而核是聚合物基质，其与一种或多种活性成分结合，这些活性成分在接触到潮湿表面如人体皮肤时，可溶的相对较少。本发明还涉及制造前述纳米纤维膜的方法。

背景技术

护肤的重要性

人体皮肤是人体保护的屏障。由于内在因素或外部原因，持续裸露皮肤， 将影响皮肤的健康和机能。外部原因主要是环境因素，例如紫外线（UV）照射、自由基、空气中的污染物和灰尘、毒性和过敏性化合物、以及机械损伤等等。内源性因素可能是一些遗传倾向、免疫或激素紊乱、压力、缺少睡眠、以及内部衰老等等。因此，随着时间的推移，由于日常损伤的逐渐积累，使得裸露在外的皮肤可能会慢慢恶化，而最终导致一系列的皮肤问题，例如皮肤刺激、过敏、色素沉着、皱纹、干燥等等。

膳食补充与必需的护肤品可以改善皮肤状况。这些护肤品的形式多样，例如爽肤水、乳液、乳膏、膏剂、剥落式面膜、粉体、凝胶、或是片状面膜等，无一不含有可直接改变皮肤外观的活性成分。活性成分包括但不限于维生素、矿物质、必需脂肪酸、肽、聚合物、抗氧化剂、有机酸和植物提取物，其具有皮肤保湿和水合、祛痘、抗刺激、美白、以及抗老化等功效。活性成分可以是单组分或者组分混合物。例如，玻尿酸、精油等水合作用的活性成分，可以作为天然保湿因子（NMF），在皮肤表面形成保护层，以防止水分流失，而如甘油等一些化学成分，能够吸收空气中的水分，维持皮肤滋润。一些活性成分如维生素C，可以刺激胶原蛋白生长，防止皱纹产生，并抑制酪氨酸酶活性及黑色素沉着，使皮肤变白。一些活性成分如抗氧化剂，可以直接减少皮肤细胞中的活性氧（ROS）含量，阻碍氧化应激，从而防止老化。

在卫生用品如尿布和卫生巾等方面，护肤品也是至关重要的。这些卫生用品对再润湿的要求最小，以尽量避免并发症如尿布疹。

将活性成分输送至皮肤的膜类护肤品

一般来说，护肤膜或透皮贴剂可以定义为施用于皮肤表面以益于皮肤外观并改善皮肤状况的物件。根据贴膜位置的不同，护肤膜可以包括但不限于面膜、眼贴、手膜、唇膜和颈膜。护肤膜的形式多样，包括但不限于膏状、粉状、凝胶状、膜状和片状。护肤膜按照保湿状况主要分为两类：（1）不含任何水分的干型；以及（2）充满营养液和功能性成分的预润湿型。后者最为常见，占据当前市场份额最多；而前者由于使用不便而受众较小。

传统的预润湿型皮肤膜通常为片状物，携带以下组分：水、活性成分、防腐剂、增稠剂、植物提取物、舒缓成分、pH平衡剂、稳定剂、以及香料成分。在所有这些组分中，只有活性成分直接与皮肤相互作用，以强化皮肤表面，改善皮肤状况；而其他组分的功效是维持皮肤膜的质量和稳定性。例如，由于湿润环境容易滋生细菌菌落，故而采用防腐剂来抑制细菌生长；增稠剂增加皮肤膜内溶液的黏度，以使溶液不会流动到他处而保持在皮肤膜施用的区域内；植物提取物和香料成分通常是利用好闻的味道以及使用天然成分来吸引消费者；pH平衡剂调节预润湿型皮肤膜的pH值，以获得最佳的皮肤使用含量；而稳定剂是用来维持皮肤膜中各组分的化学稳定性。

干型皮肤膜的形态通常为粉状，或者干膜，或者干薄片。干型皮肤膜不含任何水分。使用干型皮肤膜需要预先进行保湿处理。它也不含防腐剂、增稠剂、pH平衡剂和稳定剂。因此，干型皮肤膜可以极大地降低皮肤过敏反应和皮肤敏感问题的风险，以及减少由防腐剂和其他化学物质引起的一些副作用。

通过经皮渗透方式输送活性成分主要受最外层皮肤的限制，该最外层皮肤被称作角质层（SC），厚度为10至20μm。SC层由具有交联角蛋白丝的非活性角质细胞和形成实体结构的细胞间脂质混合物组成。只有小分子和脂质才能通过皮肤屏障扩散并传播到角质层。确定分子渗透效率的重要因素之一是分子大小，而分子大小与其分子量相关。多数分子因太大而不能穿过皮肤。根据化合物和药物渗透皮肤的500道尔顿规则，小于500道尔顿的物质可以穿过皮肤屏障渗透入皮肤，而大于500道尔顿的则不行。（引自Bos, Jan D.和MarcusMHM Meinardi.的“化合物和药物渗透皮肤的500道尔顿规则”，《实验皮肤病学》9.3(2000):165-169。）

将活性成分输送至皮肤的膜类护肤品的不同种类

市售的预润湿型薄膜通常由无纺布片制成。无纺布片的材料包括但不限于聚丙烯（PP）、聚对酞酸乙二酯（PET）、棉花、植物浆、莱赛尔纤维、天丝纤维、生物纤维、人造丝/黏胶纤维、以及天然丝。虽然无纺布片的成本低，机械强度高，但其缺陷在于，皮肤接触差，吸收性差。此外，聚合物可能会导致皮肤过敏。因此，这种材料逐渐从市场上消失。棉花由于较少引起皮肤过敏反应，所以仍旧占据一定份额的皮肤膜市场；然而，其缺点在于皮肤接触差。莱赛尔纤维（天丝纤维）是由纸浆纤维制成；因此，它的纤维素性质与棉花相同，但是由于特殊的制造工艺，它比棉花更柔软且更易吸收。

纳米纤维作为皮肤膜材料的概念已经提出有30多年。纳米结构具有极好的皮肤接触能力。活性成分能够容易地共同静电纺丝到纤维中（co-electrospun into the fiber），并且最终的干品不需要防腐剂。此外，极好的皮肤接触还使得皮肤膜具有优越的活性成分渗透能力。近年来已经出现不少关于用于化妆品的纳米纤维的专利。（东城武彦和石川雅隆提出的名称为“纳米纤维薄片的附着方法”的美国专利申请US2011/0256397；东城武彦、石川雅隆和山下好美于2014年2月4日获得授权的名称为“纳米纤维薄片”的美国专利No. 8,642,172；东城武彦和石川雅隆提出的名称为“纳米纤维层叠片”的美国专利申请US2013/0122069；纳凡卡·高路伯维克-里耶克波洛斯、博哈佛迪普·沙赫和艾瑞克·安德森于2016年1月12日获得授权的名称为“复合材料和输送媒介的方法”的美国专利No. 9,233,080；金灿提出的名称为“由控制溶解速度的纳米纤维构成的美容膜及其制造方法”的美国专利申请US2015/0272855；史密斯·D等人提出的名称为“静电纺丝皮肤膜及其使用”的PCT国际专利申请WO2001026610A1；筿田雅世、桝田知树和楠龟晴香提出的名称为“皮肤贴附用片材制作方法、美容方法及皮肤贴附用片材”的美国专利申请US2015/0265030；西尾敏彦等人提出的名称为“水溶性静电纺丝薄片”的美国专利申请US2010/0254961；格伦·维尔、伊恩·卡梅伦·霍西、西蒙·沃恩·费西提出的名称为“生物活性纳米纤维”的国际专利申请WO 2013035072A1；崔普景和李志骅提出的名称为“面膜”的国际专利申请WO2013078094A1；关口徹、渡边爱子和渡边优提出的名称为“美容薄片”的国际专利申请WO2014125407A1；陈凤儒、黄磊、杰佛瑞·林赛提出的名称为“梯度纳米纤维材料及其制作方法”的美国专利申请US2006/0094320。）本文所引的任何专利文献和非专利文献的公开内容通过引用整体的方式并入本文。

上述专利公开了装有活性成分的纳米纤维或由纳米纤维和其他类型的膜或薄片组成的纳米纤维复合材料。通过组合不同类型的纳米纤维，所公开的纳米纤维可以是水溶性的或不可溶的或半溶解的。具体细节描述如下：

（1）水溶性薄片

西尾等人揭露了一种由高分子基材和功能性成分组成的水溶性静电纺丝薄片。金灿等人揭露了一种包含控制溶解速度的水溶性纳米纤维的美容薄片。格伦等人揭露了一种具有活性成分的溶解性网状结构的物件。崔普景等人揭露了一种面膜，其包括无纺布纤维层和具有亲水聚合物的纳米纤维层。

（2）层叠片

在本类别中，皮肤膜由若干个层叠的层组成。例如，东城武彦等人公开了一种纳米纤维薄片，其包含水溶性粘合剂成分、水不溶性纳米纤维层和基层。

（3）水不溶性复合材料

高路伯维克-里耶克波洛斯等人公开了一种由含有疏水性纳米纤维和亲水纳米纤维的不同类型的纳米纤维构成的复合材料，它们交织在一起以形成一单层用于输送美容活性成分。陈凤儒等人公开了一种包含若干类型的纳米纤维的梯度纳米纤维复合材料。筿田雅世等人公开了一种将吸水性载体附着到输送功能性成分的透水性膜的粘合片。

现有技术的缺点

然而，这些纳米纤维专利中没有一个揭露了纳米纤维的独特的物理性质，例如纳米纤维的结构、机械强度和释放性能。这些性质严重影响纳米纤维在护肤应用中的表现。并且，水溶性纳米纤维类皮肤膜不能解决皮肤接触差的问题；而由于皮肤膜与皮肤之间的接触有限，使得差的皮肤接触将会进一步导致糟糕的成分渗透性。另一个问题是，水不溶性纳米纤维类皮肤膜的使用性能。静电纺丝膜非常的薄。在将其施用于预先润湿的皮肤时，使用过程中容易因拉伸而破裂。另外，由于皮肤和皮肤膜之间存在大的摩擦力，很难将皮肤膜沿着皮肤表面调整，以移动到最佳的位置。因此，需要一种具有良好的使用性能以及优异的皮肤接触能力的纳米纤维皮肤膜。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种能够以受控释放方式将活性成分输送到湿润皮肤的低摩擦薄膜。薄膜由多个随机方向的核壳型纳米纤维组成。图1示出了根据本发明一实施方式的核壳型纳米纤维的示意图。每个核壳型纳米纤维（100）包括至少一聚合物核心（101）和一非聚合物壳（102）。纳米纤维壳，即“快速释放”或“速释”壳，主要由一或多种活性成分如用于护肤的小分子组成。“速释”壳在干燥环境下保持完好，但在潮湿环境下，例如当将其施用于湿润皮肤时，会快速溶解。纳米纤维核心，即“控制释放”或“控释”核心，是一种包含活性成分的纳米纤维。“控释”核心在干燥或潮湿环境下都可以保持完好，这是因为核心包括一或多种聚合物，该聚合物包含一或多种活性成分。

本发明的薄膜可用于纳米纤维皮肤膜，其包括但不限于面膜、眼膜、手膜、唇膜、颈膜或其任意组合。

独特性

在现有技术中，大多数核壳型纳米纤维由聚合物芯和聚合物壳组成。但是，本发明的核壳型纳米纤维由装有活性成分的聚合物核心和仅有活性成分的无聚合物的壳组成。活性成分如小分子不仅可以受聚合物核心吸引，而且还可以通过氢键或静电引力而相互吸引，只要所选择的活性成分和聚合物核心材料具有官能团，或者所选择的聚合物核心材料和所选择的活性成分表现出足够的带电能力。

在大多数现有技术中，聚合物芯装有药物或生物活性分子，聚合物壳用于保护芯内的药物或生物活性分子。在其中一些现有技术中，聚合物壳用于控制从芯释放的药物或生物活性分子。与之相比，本发明的壳由在湿润的状态时能快速溶解的活性成分组成（200）。壳在湿润的状态时会变成高度浓缩的溶液（102’），使得核心在表面上的移动性可以明显增强，从而纳米纤维（100’）相对皮肤表面“低摩擦”，在壳溶解（图2所示的实施例）后，核心（101）随后与皮肤相接触。

从现有技术可以发现，通过首先形成纳米纤维芯，然后采用各种表面改性方案形成纳米纤维壳，可以制成核壳型纳米纤维。这些方案包括将药物缀合到芯的聚合物基质，后期静电纺丝涂层的过程，等离子处理的过程，以及这些方案的组合。然而，在这些现有技术中，核壳型纳米纤维不能通过一步法工艺制备。因此，本发明的另一目的是，提供一种本发明的低摩擦薄膜的核壳型纳米纤维的一步法制备工艺。简言之，本发明的一步法制备方法包括将所选择的聚合物和活性成分溶解在适当的溶剂中，形成溶液，然后通过自由面静电纺丝将溶液加工成纳米纤维。应当注意的是，术语“自由面”和“无针”在整个本申请中可以互换使用，其定义为本方法中使用的静电纺丝虽然没有任何针，但仍然能够在一个步骤内制备本发明的具有聚合物核心和非聚合物壳的纳米纤维，无需任何后期静电纺丝涂层或后处理。

有益效果

在将薄膜施用于皮肤时，由于壳在湿润的情况下可以变为高度浓缩的溶液，因此薄膜与皮肤表面之间的摩擦会显著降低，使得薄膜相对皮肤具有极好的移动性。这一特性在将薄膜用作皮肤膜如面膜时尤其有利，因为使用者通常不能在第一时间内将薄膜放到期望的位置，这意味着一般需要进一步的调整面膜位置。如果薄膜与皮肤相接触的摩擦力很大，在调整过程中很容易使薄膜变皱，从而影响其与皮肤的接触。本发明描述的薄膜的低摩擦特性可以在调整薄膜时确保很好地移动薄膜，从而防止起皱，并且即使多次调整薄膜与皮肤极好地贴合。

极好的皮肤接触可以使成分更好地渗透到皮肤，这对于皮肤膜的应用非常关键。

由于成分是在干燥环境下与纳米纤维相混合，因此，与传统的皮肤膜相比，可以预见的是，成分的稳定性提高。

还值得注意的是，本发明是无防腐剂的，而对于大多数市售皮肤膜而言，无防腐剂地浸泡在精油中几乎是不可能的。

在将核壳型纳米纤维应用于诸如尿布和卫生巾等卫生用品的高吸水性聚合物以作为其顶层的包衬时，核壳型纳米纤维还能够极大地降低再润湿的可能性。由于核壳型纳米纤维具有多个通道，诸如尿液的流体可以快速流到高吸水性聚合物难以到达的位置，从而使包含该纳米纤维的卫生用品尽可能不被再润湿。

工艺条件

本发明的薄膜是通过制备特殊制剂、然后执行改进的静电纺丝工艺而制造得到。图3示出了本发明制造工艺/方法的一实施方式。

简言之，将一或多种选择的活性成分与聚合物溶液混合，形成混合物，在高压下通过电极（302）将混合物[即，聚合物溶液中有活性成分（溶液A）]装入能够反复移动的储液器（301），使得电极涂覆有该混合物。将活性成分溶液[即，水溶液中有的活性成分（溶液B）]同时装入同一个储液器，使得电极涂覆有溶液A和溶液B，这是一个独特的静电纺丝过程。将接地的移动基底（303）放置在电极（302）上方一定距离处，从而在电极（302）和基底（303）之间产生电位差（304）。图4示出了进一步的说明，在将溶液涂覆到电极上时（401），向溶液施加电力（402）。之后，由于施加到溶液的电力与溶液的表面张力之间的相互作用，沿电极形成多个锥形结构（402a）。当电力压制表面张力（403），每个锥形结构引发聚合物射流（404）。聚合物射流为同轴结构（404），包含装有活性成分的聚合物溶液核心（404a）和围绕该核心的活性成分溶液壳（404b）。溶剂蒸发后，聚合物射流固化并成为核壳型纳米纤维，聚集在移动基底上。当活性成分的量足够多时，静电纺丝后，聚合物核心上形成一层活性成分，只要活性成分具有用于氢键的官能团或者活性成分具有足够的电荷即可。该层活性成分用作围绕核心的壳。

使用SEM，将薄膜浸泡于水之前和之后，可以检查纤维结构，从而确定薄膜的每个纳米纤维的核壳结构。还可以通过使用TEM检查核壳型纳米纤维来确定核壳型结构。本发明的薄膜的性能可以在多个方面进行评估，包括但不限于使用性能、成分稳定性、施用于湿润皮肤时的移动性、以及皮肤渗透性。

活性成分包括但不限于蛋白质、肽和小分子。特别地，小分子可以具有各种护肤功效，例如水合/保湿、祛痘、抗刺激、美白、抗老化或抗氧化等等。水合/保湿功效的小分子可以是尿素、吡咯烷酮羧酸酸（PCA）、泛醇、海藻糖、环甲硅油、辛乙二醇、卵磷脂、生育酚乙酸酯、角鲨烷、水解胶原蛋白、聚季铵盐-51或者甲基葡糖醇聚醚-20。祛痘功效的小分子可以是α-羟基酸（AHA）、水杨酸、薄荷醇或烟酰胺。抗刺激功效的小分子可以是尿囊素、甜没药醇或者二甲聚硅氧烷。美白功效的小分子可以是抗坏血酸、曲酸、对苯二酚、壬二酸或者烟酰胺。抗老化功效的小分子可以是维生素E或者视黄酸。抗氧化功效的小分子可以是白藜芦醇、表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）、番茄红素、金雀异黄素、海藻糖。

聚合物可以是尼龙、乙酸纤维素（CA）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚（乳酸）（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚氨酯（PU）、明胶、壳聚糖或聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯（PHBV）。

本发明涉及一种产生用于经皮给药方式输送活性成分的核壳型纳米纤维、核壳型次微米纤维和核壳型微细纤维的新方法。本方法使得活性成分以非常快的速度（数秒至数分钟）释放更多的量。此外，纤维的核心保持完整，并在皮肤上形成荷花效应，这进一步提高了活性成分到皮肤的渗透性。活性成分不仅可以是化妆品成分，还可以是通过经皮给药方式输送到皮肤中的药物。在优选的实施方式中，本发明涉及以单独方式、或是混合方式、或是与其他载体或介质组合一起的方式、或是以采用本文公开的组合物和方法按封装方式输送维生素、肽、小分子和其他生物活性化合物。在其他实施方式中，本发明涉及包含如乙酰氨基酚的药物的组合物，其可以通过经皮给药方式快速释放，以缓解疼痛、症状、疾病和病症、和/或治疗它们。

本发明涉及薄膜或贴片或罩片，其中活性成分占主要组分（大于50%，优选地为至少70%，更优选地为至少80%），并且基本上所有活性成分都会被输送。相比之下，传统皮肤膜或皮肤贴片仅含有一小部分活性成分（1-10%），并且，由于传统皮肤膜所使用材料的保留性能，只有一小部分活性成分可以被释放。此外，本发明提供的皮肤膜或贴片或罩片携带活性成分，没有任何其他软化剂、稳定剂和防腐剂。

一般地，本发明提供一种包含纤维膜的皮肤膜以改善皮肤状况，其中，纤维膜是由根据本发明某些实施方式制成的多个静电纺丝纤维构成。

根据本发明的一些实施方式，形成皮肤膜的方法包括以下步骤：静电纺丝多个纤维，将静电纺丝得到的纤维以皮肤覆盖或掩膜的形式直接汇集在基底上。对于那些含有活性成分的纤维，一旦与预先润湿的皮肤上的水相互作用，成分可能会浸出、扩散、或转移到皮肤。在成分发挥作用后，通过撕开或其他移除方法将覆盖物或掩膜从皮肤上去除。

本文描述的皮肤膜的形成可以使用自由面静电纺丝和用于自由面静电纺丝的纤维涂覆的方法，自由面静电纺丝的纤维涂覆包括核壳型纳米纤维、或核壳型次微纤维、或核壳型细微纤维、或与非核壳型纤维交织的核壳型纤维、或其组合。

用于自由面静电纺丝的溶液或乳液或悬浮液或胶体溶液可以包括一或若干种所选的活性成分以及一或若干种所选的聚合物。

在一实施例中.静电纺丝纤维可以携带静电电荷。

在一实施例中，本发明提供一种包含低摩擦的核壳结构微纤维的皮肤膜。

在另一实施例中，本发明提供一种包含低摩擦的核壳结构次微纤维的皮肤膜。

在又一实施例中，本发明提供一种包含低摩擦的核壳结构纳米纤维的皮肤膜。

本发明内容部分只在提供对本发明的概述，而不是要提供排他性或穷尽性的说明。

附图说明

图1是核壳型纳米纤维的示意图，该核壳型纳米纤维由装有活性成分的聚合物基质核心和围绕该核心的活性成分壳层组成；

图2示出了核壳型纳米纤维在与水化合时变换为低摩擦纳米纤维；

图3示出了形成由装有活性成分的聚合物基质核心和围绕该核心的活性成分层组成的核壳型纳米纤维的方案；

图4示出了锥形结构的行程以及聚合物射流的引发；

图5A示出了初生核壳型纳米纤维的SEM显微图，该初生核壳型纳米纤维由装有抗坏血酸的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳组成；

图5B示出了在水中浸泡之后的核壳型纳米纤维的SEM显微图，该核壳型纳米纤维由装有抗坏血酸的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳组成；

图6示出了核壳结构纳米纤维的TEM图，该核壳结构纳米纤维由装有抗坏血酸的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳组成；

图7A示出了初生核壳型纳米纤维的SEM显微图，该初生核壳型纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层尿素壳组成；

图7B示出了在水中浸泡之后的核壳型纳米纤维的SEM显微图，该核壳型纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层尿素壳组成；

图8示出了核壳结构纳米纤维的TEM图，该核壳结构纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层尿素壳组成；

图9A示出了初生核壳型纳米纤维的SEM显微图，该初生核壳型纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳组成；

图9B示出了在水中浸泡之后的核壳型纳米纤维的SEM显微图，该核壳型纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳组成；

图10示出了核壳结构纳米纤维的TEM图，该核壳结构纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳组成；

图11示出了包含核壳型纳米纤维的薄膜在30分钟内累积的体外释放曲线，所述核壳型纳米纤维由装有尿素的尼龙核心和仅包围该核心的由抗坏血酸制成的壳组成。本图是按照现有成分的原始质量释放的百分比来表示。

具体实施方式

说明书中述及的“一个实施例”、“实施方式”、“示例性实施例”等，是指所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是未必每个实施例都包含该特定特征、结构或特性。而且，这些短语不一定是指同一实施例。另外，当结合一实施例来描述特定特征、结构或特性时，这是指，在本领域技术人员的知识范畴之内，不管是否明确描述，可以影响到其他实施例相关的特征、结构或特性。

以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的数值作为范围限制的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，就如同明确列举出的每个数值和子区间一般。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0wt.1%至约5wt%的浓度，还包括所指范围内的单个浓度（如1%、2%、3%和4%）和子区间（如0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。

除非另有说明，否则本文中所用的术语“一个（种）”表示包括一个或一个以上，术语“或”用于表示非独占性的“或”。而且，应了解，本文中所采用并且未另作限定的措辞或术语，仅仅是出于描述而非限制的目的。此外，本文所引用的所有出版物、专利和专利申请文献都是以全文引用的方式并入本文，就如同个别地以引用的方式并入一样。如果以引用方式并入的文献与本文之间出现用法不一致的情况，则所并入的文献中的用法应视为对本文的用法的补充；对于不可调和的一致性，则以本文中的用法为准。

在本文描述的制造方法中，在不偏离本发明的原理的情况下，除了明确地叙述时间或操作顺序之外，各步骤可按任何顺序进行。权利要求中关于首先执行一个步骤，随后执行数个其他步骤的实行应视为意思指，第一个步骤是在任何其他步骤之前执行，而所述其他步骤可按任何适合的顺序执行，除非在其他步骤内进一步叙述顺序。举例来说，叙述“步骤A、步骤B、步骤C、步骤D和步骤E”的权利要求项应解释为意思指， 首先进行步骤A，最后进行步骤E，并且步骤B、C和D可在步骤A与E之间按任何顺序进行，并且所述顺序仍在所要求的工艺的字面范围内。也可重复一个指定的步骤或步骤子集。

此外，除非权利要求的语言明确叙述指定的步骤是分开进行，否则其可同时进行。举例来说，所要求的进行X的步骤与所要求的进行Y的步骤可在单一操作内同时进行，并且所得工艺将在所要求的工艺的字面范围内。

定义

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个（种）”和“所述”可以包括多个参考物。

术语“约”可以允许在一个值或范围内的一定程度的变化，例如在指定值或指定范围限值的10％范围内或者5％范围内。

除非上下文另有明确指示，否则术语“独立地选自”是指所提到的基团是相同的、不同的或其混合物。因此，依据此定义，短语“X1、X2和X3独立地选自稀有气体”将包括，例如，X1、X2和X3都相同的情形，X1、X2和X3都不相同的情形，X1和X2相同但和X3不同的情形，以及其他类似的组合。

本文所用术语“皮肤膜”包括但不限于薄膜、纤维、薄片（粘合片、凝胶片、层叠片）、凝胶、薄层、膏、分层、多层、涂层、覆盖物、装饰件、制品、支架或其任何合成物。

本文所用术语“活性成分”包括植物提取物、维生素、肽、处方药等任何化合物，以及可改变皮肤外观和改善皮肤状况的任何生物活性化合物。

本文所用术语“自由面静电纺丝”或“无针静电纺丝”是指不使用针或喷丝头而形成纳米纤维的技术。在“自由面静电纺丝”或“无针静电纺丝”期间，可以从带电液面发起多个喷嘴，只要表面电荷密度足够高，且气液界面处出现弧线。在一种配置中，“自由面静电纺丝”或“无针静电纺丝”可以使用磁性液体来产生扰乱带电液面的液体“尖峰”。其他配置包括但不限于充液沟槽、缝隙、湿的球体、旋转线材和固定线材、圆筒、圆盘、锥形线圈、以及穿过液面的气泡。

描述

本发明提供一种核壳结构的纳米纤维，其包含装有活性成分的聚合物基质核心和围绕该核心的活性成分壳层。

通过基底可以积聚静电纺丝纤维，基底包括但不限于无纺布、棉织物、丝织物和天丝纤维织物。

涂覆纳米纤维的基底可以被修剪成不同的形状和尺寸，从而形成不同样式的皮肤膜，例如面膜、眼膜、唇膜、颈膜和手膜。

活性成分可以封装到静电纺丝纤维中，也可以附着到静电纺丝纤维的表面。活性成分可以封装到静电纺丝纤维内，并且附着到静电纺丝纤维的表面。活性成分还可以化学交联到静电纺丝纤维上。

当使用皮肤膜覆盖于皮肤时，纤维尺寸越大，则皮肤膜与皮肤之间的接触越少，皮肤膜越不贴合（conformation to）皮肤。另一方面，若皮肤膜与皮肤之间的接触越多，在将皮肤膜施用于预先润湿的皮肤时，皮肤与纤维之间的摩擦力越大，越容易撕开皮肤膜。因此，皮肤膜必须足够厚（200-400μm），使得膜具有一定程度的机械强度，以防止发生破裂。微细纤维膜在施用于预先润湿的皮肤时，虽然摩擦强度较小，但不够贴合皮肤。

当使用核壳型纳米纤维皮肤膜覆盖于皮肤时，皮肤膜的纳米纤维结构能够使皮肤膜紧密粘附到皮肤上，二者的接触比微细纤维的还要多。同时，壳内的小分子在与预先润湿的皮肤表面的水分相互作用时开始溶解。溶解的小分子可以形成润滑层，从而可以在皮肤上自由地移动面膜。此外，润滑层含有高浓度的活性成分溶液，使得小分子可以最大限度地扩散到皮肤中。因此，提高了后续以受控释放的方式从核心输送活性成分至皮肤的潜力。

本发明还提供了一种本文描述的皮肤膜的配制和可扩展方法。更具体地，本发明提供了一种形成低摩擦核壳型静电纺丝纤维皮肤膜的配制和可扩展方法。

用于静电纺丝的聚合物溶液

聚合物溶解于适当的溶剂，聚合物为例如尼龙、乙酸纤维素（CA）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚（乳酸）（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚氨酯（PU）、明胶、壳聚糖或聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯（PHBV），溶剂为例如二甲基甲酰胺（DMF）、乙酸（AA）、甲酸（FA）、二氯甲烷（DCM）、氯仿、丙酮、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇（HF2P）、三氟乙酸（TFA）、2,2,2-三氟乙醇（TFE）或其组合。使用磁力搅拌器轻轻搅拌活性成分与聚合物溶液以生成均质的乳液或胶体溶液，活性成分为例如尿囊素、甜没药醇、二甲聚硅氧烷、抗坏血酸、曲酸、对苯二酚、壬二酸、烟酰胺、维生素E、视黄酸、白藜芦醇、表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）、番茄红素、金雀异黄素或海藻糖。搅拌速度为200-800rpm，例如大约400-600rpm。搅拌和加热时间为1-24小时，例如大约4-6小时。聚合物溶液的粘度为100-3000cP，例如大约300-900cP。聚合物溶液的电导率为10〜100μS/ cm，例如大约20〜40μS/ cm。用于形成聚合物溶液的聚合物的量取决于所选择的聚合物的类型和/或相应的溶剂。在一些实施方式中，聚合物溶液中所选择的聚合物的重量百分比的范围2-30％。更优选地，聚合物的范围为5-25％w/w。一些优选的实施方式中，聚合物的范围为8-20% w/w。例如，尼龙在10-15％w/w的范围内。除了聚合物之外，本发明的纳米纤维皮肤膜的核心可以包括陶瓷材料、金属基化合物、聚合物-陶瓷复合材料、或者任何与活性成分混合材料及其组合。

自由面静电纺丝的工作环境

通过自由面静电纺丝形成低摩擦的核壳型纤维层。不锈钢集电极（CE，其中电极在移动基底上方几厘米处）的直径为0.1 – 0.3mm，例如大约0.2mm。不锈钢纺丝电极（SE）的直径为0.1 – 0.3mm，例如大约0.2mm。抗静电纺粘基底的薄层电阻为10⁶ – 10¹² Ω/sq，例如大约10⁷ Ω/sq。CE和基底之间的距离为20 – 30mm，例如大约25mm。SE和基底之间的距离为150– 200mm，例如大约180mm。外加电压为80 – 100 kV，例如大约80kV。电流为0.2 – 0.9mA，例如大约0.4 – 0.5mA。温度为20 – 25°C，例如大约21 – 23°C。相对湿度为25 – 38%，例如大约30 – 35%。基底速度为20 – 3000 mm/min，例如大约100 mm/min。

示例性实施例

参考以下实施例的描述，可以更好地理解本发明实施方式。本发明不限于本文给出的各实施例。

实施例1

制备尼龙/抗坏血酸溶液和抗坏血酸溶液

将尼龙以12％(w/w)的浓度溶解于乙酸和甲酸的混合物（体积比为乙酸 : 甲酸 = 2:1）中。将抗坏血酸与尼龙溶液以10％(w/w)的浓度混合。在室温下以500 rpm的转速搅拌混合物24小时，形成尼龙/抗坏血酸溶液（即溶液A）。溶液A的粘度为910cP，溶液A的电导率为50μS/cm。按制备溶液A的类似方法，同时除去尼龙，制备抗坏血酸溶液（即溶液B）。溶液B的粘度为1cP，溶液B的电导率为50μS/cm。

制造低摩擦核壳型静电纺丝尼龙/抗坏血酸纤维

通过使用Nanospider（捷克共和国的Elmarco公司开发）以及定制的外置绕卷和退绕系统，对溶液A和溶液B的进行自由面静电纺丝，在作为汇集基底的棉纤维上形成低摩擦的核壳型静电纺丝尼龙/抗坏血酸纤维薄膜。不锈钢集电极（CE）的直径为0.2mm。不锈钢纺丝电极（SE）的直径为0.2mm。抗静电汇集基底的薄层电阻为10¹⁰ Ω/sq。CE和基底之间的距离为25mm。SE和基底之间的距离为180mm。外加电压为100 kV。电流为0.5 mA。温度为23°C。相对湿度为33%。基底速度为100 mm/min。

表征

图5A和图5B分别示出了静电纺丝尼龙/抗坏血酸纤维在变湿前后的SEM图像。包含静电纺丝尼龙/抗坏血酸纤维的涂层的薄层电阻为10¹¹ Ω/sq。包含尼龙/抗坏血酸纤维的涂层的表面电位为20V。静电纺丝尼龙/抗坏血酸纤维的平均直径为140nm。包含尼龙/抗坏血酸纤维的涂层的基重是0.12 g/m²。

核壳型纤维的形态可以通过TEM观察。图6示出了尼龙/抗坏血酸纤维的核壳结构。核心的平均直径为103nm，壳的平均厚度为43nm。

基底与包含静电纺丝的尼龙/抗坏血酸纤维的涂层一起被另一保护层（珍珠纸）包裹到皮肤膜内。通过两次测试，即（1）Franz细胞渗透试验和（2）摩擦强度试验，可以评估这种类型的皮肤膜的性能。

Franz细胞的渗透试验

使用Franz细胞进行渗透测试以评估抗坏血酸进入猪耳皮肤膜的渗透百分比。具体地，样品和对照物都被装入相同量的活性成分（即抗坏血酸）。用蒸馏水冲洗猪皮样品，再将其浸泡在0.9% 的NaCl溶液中。将Franz细胞的顶部细胞隔室放在蒸馏水中浸泡5分钟，接着用32°C的0.9%的 NaCl溶液对其填充。将猪皮放在放置在Franz细胞上。然后将样品薄膜和对照物分别放在猪皮上。Franz细胞被顶部细胞隔室覆盖。孵育15分钟后，收集每个样品下的猪皮并切碎。然后使用抗坏血酸测定试剂盒提取并测量抗坏血酸。之后测定抗坏血酸的渗透百分比。

对于具有相同初始量的抗坏血酸的所述低摩擦核壳型纤维薄膜和作为对照的传统皮肤膜，评估二者的抗坏血酸皮肤渗透百分比。在进行体外Franz细胞测试时，前者，即包含装有抗坏血酸的尼龙纳米纤维的皮肤膜，相比没有纳米纤维的传统皮肤膜，结果是在皮肤层中产生 436%的更多量的抗坏血酸。

摩擦强度试验

执行摩擦强度试验以评估纤维薄膜和皮肤之间的摩擦强度。在试验之前，先将纤维薄膜弄湿，然后将它施加到猪皮上。测量方面使用具有张力控制的质构仪，以1mm/s的恒定速率沿着皮肤移动纤维薄膜，测量其拉伸性能。

对具有尼龙/抗坏血酸的核壳型纤维和仅具有尼龙的非核壳型纤维进行摩擦强度测试。后者施加到湿润的皮肤时，剪力为1682 mN；而前者施加到湿润的皮肤时，剪力为207mN。

实施例2

制备尼龙/尿素溶液以及尿素溶液

将尼龙以12％(w/w)的浓度溶解于乙酸和甲酸的混合物（体积比为乙酸 : 甲酸 = 2:1）中。将尿素与尼龙溶液以10％(w/w)的浓度混合。在室温下以500 rpm的转速搅拌混合物24小时，形成尼龙/尿素溶液（即溶液C）。溶液C的粘度为800cP，溶液C的电导率为80μS/cm。按制备溶液C的类似方法，同时除去尼龙，制备尿素溶液（即溶液D）。溶液D的粘度为1cP，溶液D的电导率为80μS/cm。

制造低摩擦的核壳型静电纺丝尼龙/尿素纤维

通过使用Nanospider（捷克共和国的Elmarco公司开发）以及定制的外置绕卷和退绕系统，对溶液C和溶液D的进行自由面静电纺丝，在作为汇集基底的棉纤维上形成低摩擦的核壳型静电纺丝尼龙/尿素纤维薄膜。不锈钢集电极（CE）的直径为0.2mm。不锈钢纺丝电极（SE）的直径为0.2mm。抗静电汇集基底的薄层电阻为10¹⁰ Ω/sq。CE和基底之间的距离为25mm。SE和基底之间的距离为180mm。外加电压为100 kV。电流为0.7 mA。温度为23°C。相对湿度为33%。基底速度为100 mm/min。

表征

图7A和图7B分别示出了静电纺丝尼龙/尿素纤维在变湿前后的SEM图像。包含静电纺丝尼龙/尿素纤维的涂层的薄层电阻为10¹¹ Ω/sq。包含尼龙/尿素纤维的涂层的表面电位为20V。静电纺丝尼龙/尿素纤维的平均直径为220nm。包含尼龙/尿素纤维的涂层的基重是0.15 g/m²。

核壳型纤维的形态可以通过TEM观察。图8示出了尼龙/尿素纤维的核壳结构。核心的平均直径为144nm，壳的平均厚度为84nm。

Franz细胞的渗透试验

使用Franz细胞进行渗透测试以评估尿素进入猪耳皮肤膜的渗透百分比。具体地，样品和对照物都被装入相同量的活性成分（即尿素）。用蒸馏水冲洗猪皮样品，再将其浸泡在0.9% 的NaCl溶液中。将Franz细胞的顶部细胞隔室放在蒸馏水中浸泡5分钟，接着用32°C的0.9%的 NaCl溶液对其填充。将猪皮放在放置在Franz细胞上。然后将样品薄膜和对照物分别放在猪皮上。Franz细胞被顶部细胞隔室覆盖。孵育15分钟后，收集每个样品下的猪皮并切碎。然后使用尿素测定试剂盒提取并测量尿素。之后测定尿素的渗透百分比。

对于具有相同初始量的尿素的所述低摩擦核壳型纤维薄膜和作为对照的传统皮肤膜，评估二者的尿素皮肤渗透百分比。在进行体外Franz细胞测试时，前者，即包含装有尿素的尼龙纳米纤维的皮肤膜，相比没有纳米纤维的传统皮肤膜，结果是在皮肤层中产生413%的更多量的尿素。

摩擦强度试验

执行摩擦强度试验以评估纤维薄膜和皮肤之间的摩擦强度。在试验之前，先将纤维薄膜弄湿，然后将它施加到猪皮上。测量方面使用具有张力控制的质构仪，以1mm/s的恒定速率沿着皮肤移动纤维薄膜，测量其拉伸性能。

对具有尼龙/尿素的核壳型纤维和仅具有尼龙的非核壳型纤维进行摩擦强度测试。后者施加到湿润的皮肤时，剪力为1690 mN；而前者施加到湿润的皮肤时，剪力为216mN。

实施例3

制造具有含尿素的尼龙核心和抗坏血酸壳的纤维

通过使用Nanospider（捷克共和国的Elmarco公司开发）以及定制的外置绕卷和退绕系统，对实施例1中的溶液B和实施例2中的溶液C的进行自由面静电纺丝，在作为汇集基底的棉纤维上形成核壳型纤维，其具有含尿素的核心和抗坏血酸壳。不锈钢集电极（CE）的直径为0.2mm。不锈钢纺丝电极（SE）的直径为0.2mm。抗静电汇集基底的薄层电阻为10¹⁰ Ω/sq。CE和基底之间的距离为25mm。SE和基底之间的距离为180mm。外加电压为100 kV。电流为0.7mA。温度为23°C。相对湿度为33%。基底速度为20 mm/min。

表征

图9A和图9B都示出了具有含尿素的尼龙核心和抗坏血酸壳的静电纺丝纤维的SEM图像。包含静电纺丝纤维的涂层的薄层电阻为10¹¹ Ω/sq，该静电纺丝纤维具有含尿素的尼龙核心和抗坏血酸壳。包含纤维的涂层的表面电位为20V，该纤维具有含尿素的尼龙核心和抗坏血酸壳。具有含尿素的尼龙核心和抗坏血酸壳的静电纺丝纤维的平均直径为240nm。包含静电纺丝纤维的涂层的基重是0.13 g/m²，该静电纺丝纤维具有含尿素的尼龙核心和抗坏血酸壳。

核壳型纤维的形态可以通过TEM观察。图10示出了具有含尿素的尼龙核心和围绕该核心的一层抗坏血酸壳的纤维的核壳结构。核心的平均直径为110nm，壳的平均厚度为98nm。

体外释放研究

将实施例3的大约20mg的纤维薄膜加到具有5mL的磷酸盐缓冲盐水（PBS）的试管中，其为实验中的释放培养基。将得到的混合物置于37°C的水浴摇床中。在特定的时间点（2, 4,6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30分）从每个测试试管中提取2毫升样品混合物（1毫升用于尿素测定，另1毫升用于抗坏血酸测定）。然后往每份混合物中添加2毫升的PBS溶液，以再次凑成5mL，并在提取下一组样品混合物之前，将所有混合物再次放入水浴摇床中孵育。使用尿素测定试剂盒和抗坏血酸测定试剂盒分别测试PBS溶液中尿素和抗坏血酸的浓度。在30分钟内进行尿素和抗坏血酸的体外释放，绘制累积释放的曲线，如图11所示。80%多的抗坏血酸在2分钟内被释放，而只有大约30%的尿素在同一时间内被释放。抗坏血酸在6分钟内从壳中完全释放，但尿素从核心完全释放需要大约22分钟。结果表明，不同成分的释放是有顺序的（即，壳中的抗坏血酸是快速释放，而核心的尿素是控制释放）。

实施例4

调查研究纳米纤维对再润湿的影响

使用实施例3所描述的方法制造本实施例的核壳型纳米纤维。然后将纳米纤维并入尿布样品的高吸水性聚合物作为采集层。与作为采集层的没有纳米纤维的尿布相比，评估结合有所述纳米纤维的尿布的吸收性能和再润湿性能。

当人工合成尿液首次淋在具有所述纳米纤维的尿布上时，与没有所述纳米纤维的尿布相比，再润湿减少60%，且不影响吸收速率。

当将相同量的人工合成尿液两次淋到具有相同类型纳米纤维的相同类型的尿布上时，与没有所述纳米纤维的尿布相比，再润湿减少45%，且不影响吸收速率。

当将相同量的人工合成尿液三次淋到具有相同类型纳米纤维的相同类型的尿布上时，与没有所述纳米纤维的尿布相比，再润湿减少25%，且不影响吸收速率。

Claims (20)

1.一种包含多个随机方向的核壳型纳米纤维的薄膜，每个所述核壳型纳米纤维包括：

非聚合物纳米纤维壳，其由一或多种活性成分组成，所述纳米纤维壳在干燥环境下保持完整但在潮湿环境下快速溶解；

聚合物纳米纤维核心，其包含掺入一或多种活性成分的聚合物，所述核心在干燥或潮湿环境下保持完整，但当所述纳米纤维壳溶解时，所述核心能够以控制释放的方式释放一或多种活性成分。

2.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述核壳型纳米纤维的直径为100至1000 纳米。

3.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述纳米纤维核心的直径为50至900纳米。

4.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述纳米纤维壳的厚度为25至250纳米。

5.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述核壳型纳米纤维的表面电位为10至100伏。

6.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述纳米纤维壳和核心中的任意者中的一或多种活性成分是分子量为400道尔顿或更低的小分子。

7.如权利要求6所述的薄膜，其特征在于，所述小分子具有护肤性能，包括水合、保湿、祛痘、抗刺激、美白、抗老化和/或抗氧化中的一或多种。

8.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，具有水合和/或保湿性能的所述小分子包括尿素、吡咯烷酮羧酸（PCA）、泛醇、海藻糖、环甲硅油、辛乙二醇、卵磷脂、生育酚乙酸酯、角鲨烷、水解胶原蛋白、聚季铵盐-51和甲基葡糖聚醚-20。

9.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，具有祛痘性能的小分子包括α-羟基酸（AHA）、水杨酸、薄荷醇和烟酰胺。

10.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，具有抗刺激性能的小分子包括尿囊素、甜没药醇和二甲聚硅氧烷。

11.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，具有美白性能的小分子包括抗坏血酸、曲酸、对苯二酚、壬二酸和烟酰胺。

12.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，具有抗老化性能的小分子包括维生素E和视黄酸。

13.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，具有抗氧化性能的小分子包括白藜芦醇、表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）、番茄红素、金雀异黄素和海藻糖。

14.如权利要求7所述的薄膜，其特征在于，所述小分子掺入所述聚合物核心，并通过氢键或静电引力相互作用。

15.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述聚合物核心的聚合物包括尼龙、乙酸纤维素（CA）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚（乳酸）（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚氨酯（PU）、明胶、壳聚糖或聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯（PHBV）。

16.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，当所述薄膜的非聚合物纳米纤维壳与湿润的皮肤接触时，所述薄膜立即输送所述小分子的活性成分，并以控制释放的方式顺序输送所述聚合物纳米纤维核心的所述小分子，所述非聚合物纳米纤维壳充分溶解时，在所述湿润的皮肤和所述聚合物纳米纤维核心相接触处形成高浓度溶液。

17.如权利要求16所述的薄膜，其特征在于，所述非聚合物纳米纤维壳和聚合物纳米纤维核心的所述小分子以经皮给药的方式输送到皮肤中。

18.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，当所述薄膜的非聚合物纳米纤维壳在与湿润的皮肤接触期间充分溶解时，移动所述薄膜的剪力为500mN或更低。

19.一种尿布的高吸水性聚合物，其包含如权利要求1到18任一项所述的薄膜作为采集层，与没有所述薄膜的相同类型的高吸水性聚合物相比，再润湿量减少至少25%。

20.一种通过无针静电纺丝方式制造如权利要求1到18任一项所述的核壳型纳米纤维的薄膜的方法，其特征在于包括：

将一或多种活性成分与聚合物液体混合，形成混合物，并在高压下通过电极将所述混合物装入到能够反复移动的储液器；

将含有至少一种活性成分的活性成分溶液与所述混合物同时装入到同一储液器，使得所述电极涂覆有所述混合物和所述溶液；

将接地的移动基底放置在所述电极上方一定距离处，以使所述电极和所述基底之间形成电位差；

向所述混合物和所述溶液施加电力，以沿着所述电极形成多个锥形结构；

当所述电力足够压制所述混合物和所述溶液的表面张力时，每个锥形结构引发聚合物射流，其中所述聚合物射流是同轴结构，包含装有活性成分的聚合物溶液核心和围绕所述核心的活性成分溶液壳；

使所述混合物和所述溶液的溶剂蒸发，从而使多个所述聚合物射流固化并形成核壳型纳米纤维；

汇集所述核壳型纳米纤维于所述移动基底上。