一、研究背景

聚乙烯醇（PVA）是一种含有CH2CH（OH）重复单元的合成聚合物。聚合物组成的乙烯基单体不准备直接从乙烯醇因其不稳定,导致乙醛的互变异构化机制。它是由受保护的单体单元如醋酸乙烯、乙烯酯或乙烯醚组成的均聚物经聚合后反应得到的。制备聚乙烯醇的第一个专利要追溯到1924年，由W.O. Herrmann等人发明，他们用苛性钠溶液皂化聚乙烯醇酯，得到了一种聚乙烯醇溶液。从那时起，这种聚合物的产量稳步增长，成为许多应用领域使用的塑料材料，到2030年的年增长率将超过4%。PVA可以通过多种合成路线得到，其中Hermann和Haehnel开发的方法仍然是最常用的。这个过程是基于醋酸乙烯酯的自由基聚合后水解的酯组在强碱甲醇。所得产物的物理化学性质取决于聚合的程度和水解动力学，然后沉淀、洗涤和干燥。乙烯基酯单体也可用作PVA前驱体，方法与醋酸乙烯相同。使用乙烯醚（CH2=CHOR）在Lewis酸催化剂下通过阳离子聚合得到均聚物，在酸性条件下水解生成PVA。该方法优选地导致获得等规PVA。

许多生物医药产品，包括手术缝合线、隐形眼镜和伤口敷料，都是由PVA制成的。我们也知道，PVA可用于内部生物医学应用，通过使用人工器官设计，如人工肾膜和关节软骨用于骨科植入物。PVA在纺织工业中有广泛的用途，可作为配方剂，如增稠剂，表面活性剂，施胶剂，或微胶囊膜材料，也可作为涂层，或水溶性合成纤维。聚乙烯醇基纤维在纺织工业中有许多潜在的应用。例如，在土工布水泥或胶凝复合材料中经常使用短纤维作为加固材料，而在土工布产品的制造中则使用长纤维来加固土壤。聚乙烯醇纤维由于其独特的物理化学和力学性能，在不同的纤维平均直径范围内得到了广泛的应用。纳米纤维主要应用于膜制造、组织工程、生物医学设备和光学传感器等领域。尽管PVA纤维在服装中的应用远不如其他合成纤维那么受欢迎，但PVA纤维仍以其吸湿和耐磨性能而闻名。聚乙烯醇复合长丝已被研究用于生物医学应用，提高纺织品的舒适性，设计导电结构，作为高吸水性纺织织物，作为多孔结构的牺牲纤维等。根据所使用的生产方法和预期的应用，如湿法纺丝、熔融纺丝、凝胶纺丝和干湿纺丝，pva基纱线的性能有所不同。

通过静电纺丝设备制备的静电纺丝是一种强大而通用的方法，用于制造从纳米到微米尺度的纤维，基于调整广泛的操作、工艺和配方参数。这种方法是基于建立静电力拉伸聚合物解决方案从泰勒锥形成连续纤维。传统装置包括高压电源、用于调节聚合物溶液流过毛细管模具或导电针的注射泵，以及收集在收集器上的所得纤维。工厂改造和纺丝溶液配方的显著可变性使方法多样化成为可能。静电纺丝过程涉及许多相互关联的变量。更改其中一个参数会影响优化过程所需的另一个参数的范围。通常为控制纤维的物理性能而调整的工艺参数包括不同形貌的集热器类型、聚合物喷射区与集热器之间的距离（尖端到集热器的距离- tcd）、施加在电源上的电压、喷嘴或喷丝器的内径（量规）以及纺丝液的流速。当静电力的值超过纺丝溶液的表面张力时，形成泰勒锥体。因此，有必要控制与聚合物选择相关的溶液的物理化学性质（粘度、表面张力、电导率）及其化学特性（分子量、浓度、溶解度）。环境参数如相对湿度和温度也会影响静电纺丝过程。相对湿度的变化会导致带电射流凝固过程的变化，从而导致纳米纤维直径和形态的变化，这主要是通过使用混合溶剂时产生的孔隙来实现的。温度的升高会改变溶液的粘度和溶剂的蒸发动力学，从而减小纳米纤维的直径。

本文综述了聚乙烯醇静电纺丝的原理、方法、聚乙烯醇类型及其应用。我们首先讨论原理和典型的静电纺丝装置，为读者提供这种多功能技术的清晰画面。然后回顾了聚乙烯醇的等级和通常用于静电纺丝的配方。接下来，我们将研究配方组合物如何影响针对不同类型应用而设计的最终形态。所有这些特性使得pva基静电纺纳米纤维成为一类非常适合广泛应用的纳米材料，包括组织工程、药物输送、气体传感器、生物活性纤维、电子皮肤或智能纺织品、能量储存和热舒适。我们重点介绍了与聚乙烯醇基静电纺纳米纤维的发展有关的最相关的例子。

二、摘要

聚乙烯醇具有水溶性、生物相容性好、毒性低、机械性能好、成本相对低廉等优点，是目前应用最为广泛的高分子材料之一。本文综述了聚乙烯醇静电纺丝技术的最新进展，总结了工艺参数（电压、距离、流速和收集器）、溶液参数（分子量和浓度）和环境参数（湿度和温度）对聚乙烯醇基静电纺丝基质结构、力学和化学性能的影响。通过对包括伤口敷料、药物输送、组织工程和生物传感器在内的生物医学应用的文献综述，强调了聚乙烯醇静电纺丝在生物医学应用中的重要性。该研究还强调了通过聚乙烯醇电喷涂形成颗粒的一个新的有前途的领域。综述了不同聚乙烯醇基质的局限性和优点，并对今后的研究提出了一些建议。

三、结论

本文重点介绍了聚乙烯醇在生物医学领域具有潜在应用前景的静电纺结构。PVA是一种多用途聚合物，用作各种电气化结构的基础。最近的论文强调了实现受控形态和活性成分封装所需的工艺修改。形貌的控制取决于工艺参数，如流速、施加电压、针头大小、针头与收集器之间的距离，以及配方参数，如聚合物和药物的分子量、溶液粘度/挥发性、表面张力和粘度，同时考虑到PVA的水解程度问题，这对溶液的物理化学性质起着重要作用。

由于其亲水性、生物相容性、无毒性和机械强度，这种聚合物已广泛用于过滤、气体传感器、伤口敷料、组织工程和支架、药物输送，以及更小范围的癌症治疗。它的机械和结构性能也可以通过与其他聚合物（如壳聚糖）混合或引入纳米物体来适应特定的应用。

近年来，静电纺丝设备工艺的多功能性使得所得到的结构形态的修改能够与期望的特性相一致，例如促进表面细胞增殖或控制活性物质的释放。与新形态或新表面状态相关的新工艺的发展代表了最具创新性的研究机会。然而，基于静电纺丝的新工艺的开发需要对工艺和配方参数进行系统的研究，包括聚合物共混或聚合物活性成分共混溶液中的聚合物流变学研究，以控制过程中化合物之间的相互作用。

静电纺丝技术的预期进展为增强聚乙烯醇基静电纺丝结构的功能特性指明了几个有希望的途径。同轴或三轴系统的探索具有创造创新形态的潜力，而另一种途径涉及在几微米尺度上形成微纤维。这种超纤维方法，一旦缠绕，可以为开发具有扩展特定接触面的智能涂层铺平道路。此外，一个独特的战略侧重于扩大电纺丝工艺到工业水平，通过应用不同的喷丝器设计来提高生产能力。这种工业规模的生产不仅解决了数量问题，而且为高效和大规模制造打开了大门。

展望未来，静电纺丝技术的发展可能会迎来个性化伤口护理的新时代。定制电纺丝结构以满足个体患者的需求可能成为现实，这在先进和针对患者的生物医学产品的开发中呈现出令人兴奋的前沿。

图1.有不同收集器的水平静电纺丝装置：(a)静态收集器，(b)转鼓收集器，(c)转盘式收集器。

图2.选择10% w/v PVA溶液中纺丝纤维的SEM图像（放大倍数= ×7500，比例尺= 1µm）。在(a) 5、(b) 10、(c) 15或(d) 20厘米的不同收集距离上施加15kv的电位，进料流速为1ml h - 1