用于伤口敷料的定向纳米纤维支架的静电纺丝研究进展

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目录

1.导语

2.定向纤维的优点

3.用于伤口敷料的电纺纤维的排列技术

4.用于制备静电纺丝定向伤口敷料的材料

5.总结

 

1.导语

过去几十年中使用的伤口敷料是简单的绷带或纱布。虽然这些材料可以通过加速疤痕形成来帮助患者，但它们的替代物会造成新的损伤，且对感染伤口无效。现在，伤口敷料发展出很多不同的类型，其中包括薄膜、水凝胶、电纺垫和3D打印支架。这些产品提供了一个湿度可控的环境，促进细胞生长和迁移，从而加快伤口愈合。此外，现在的伤口敷料是可生物降解的、生物相容的、多孔的，并且避免伤口部位脱水。电纺纳米纤维支架提供了促进伤口愈合过程的适宜特性。他们生产的纳米纤维的3D设计模仿了人类皮肤ECM，这在促进细胞生长和粘附方面起着至关重要的作用。

2.定向纤维的优点

有许多研究表明定向排列的纳米纤维促进了电纺纳米纤维的应用，特别是在生物医学领域，如药物输送系统、疾病诊断、组织工程、再生医学和医疗保健。定向纳米纤维的一个重要应用是它们在伤口愈合中的应用，由于可控的孔径、高表面积和与ECM更相似的模拟物，这解决了医学辩论中的一个主要挑战。排列有序的纳米纤维可以引导细胞分化成腱细胞、心肌细胞和神经元细胞，而随机的纳米纤维则引导细胞分化成成骨细胞和神经胶质细胞。因此，定向电纺纳米纤维由于其与ECM的结构相似而成为有希望的伤口敷料候选材料。

 

获得比随机收集的纤维更细的纤维直径，这能帮助到伤口愈合过程。伤口愈合由两种不同的细胞活性调节，即迁移和增殖。纳米纤维的排列和支架厚度与正常皮肤的相似性通过促进肉芽形成、胶原沉积和上皮再形成而导致更高的伤口愈合效率。发现排列纳米纤维形貌的仿生有助于指导轴突再生；当药物或基因被包埋在纳米纤维中时，它不仅避免了生物降解，而且不改变电纺纤维的功能。图1纳米纤维的排列如何有利于不充分的伤口愈合。

 

图1纳米纤维的排列如何有利于不充分的伤口愈合

3.用于伤口敷料的电纺纤维的排列技术

在标准的静电纺丝装置中，施加的电压产生足够的静电力来形成弯月形聚合物朝向圆锥形，称为泰勒锥。一旦静电荷克服了泰勒锥的表面张力，就形成了聚合物射流。通过改进标准静电纺丝装置可以获得定向纤维。目前已经开发了各种电纺丝方法来生产排列良好的纳米纤维，包括旋转鼓收集器、旋转圆盘收集器、旋转线收集器、直列放置的叶片、两个相对放置的金属针、两极气隙、刀口棒、离心和磁场辅助。在所有这些方法中，通过改变机械的、磁性的或静电的方式来获得排列的纤维。

 

4.用于制备静电纺丝定向伤口敷料的材料

天然和合成聚合物已经广泛用于伤口愈合的电纺丝应用。特别是天然聚合物，包括胶原蛋白、明胶、壳聚糖等。因其良好的生物相容性、生物活性和合理的价格而备受关注。然而，天然聚合物与合成聚合物相比，机械性能较弱，这可能在某些情况下影响它们的适用性。此外，还有合成聚合物如PCL、PLA、PVA等。提供了制造灵活性，但生物特性较差。伤口敷料的其中一个最佳材料选择是天然和合成聚合物的组合，需同时满足所需的生物和机械特性。

 

GFs（石墨烯纤维）在提供高生物活性以调节细胞的生长、增殖和迁移、使组织颗粒化、促进血管生成和在伤口愈合过程中形成ECM方面起着至关重要的作用。由于GFs的生物多样性，GFs持续释放到伤口部位对于更好的组织再生是重要的。只要操作得当，将GHs输送到伤口部位可以非常有效地促进伤口愈合，图2 说明了用于电纺伤口敷料的所选材料。

图2 说明了用于电纺伤口敷料的所选材料

 

5.总结

静电纺丝因其良好的性能和原料选择的多样性，在过去的二十年中得到了迅速的发展。今天，通过各种排列技术定制纳米纤维设计的进展已经导致制备各向异性产品，例如伤口敷料。然而，在静电纺丝进一步应用的道路上仍然存在一些需要解决的缺点。还需要进行更多的研究来解决上述缺点，并在将来为当前的功能添加更多的期望功能。

文献参考：doi.org/10.1016/j.cobme.2022.100393

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