功能电纺纳米纤维的制备、性能及其在伤口愈合中的应用

  • 发布时间:2025.01.15
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一、研究背景

近年来,纳米材料的研究得到了迅速发展。纳米纤维的制备方法有拉伸、沉积、自组装、相分离等,但存在工艺复杂、效率低、对环境要求高等问题,限制了纳米纤维的应用随着时代的发展,静电纺丝技术应运而生

功能静电纺丝纳米纤维是利用静电纺丝设备技术制备的一种具有多种功能的纤维材料。由于它们的简单性、多功能性和可加载性;具有较高的比表面积和孔隙率;生物相容性和生物降解性;易于控制尺寸;由于其易于表面功能化(如表面涂层和表面改性),近年来引起了人们越来越多的兴趣,在生物医学领域,特别是在伤口愈合领域有着广阔的应用前景在生物医学和组织工程领域,Hu et al.通过ES法制备了聚多巴胺(PDA)修饰的羟基磷灰石纳米颗粒与聚乳酸的复合纳米纤维,具有更好的亲水性、力学性能和细胞活性,可用于组织工程支架。Hwang等人在PLA纤维表面涂覆具有高生物相容性的钽(Ta),以改善PLA的骨传导。这可以作为骨再生的引导膜。Liu et al.将肉桂醛(CA)包封在环糊精(CD)中,并通过静电纺丝将CA/CD引入PLA复合纤维中,从而改善了纳米纤维的机械性能、亲水性和抗菌活性,并降低了细胞毒性。它们可以用作伤口敷料。静电纺丝在制备纤维膜方面具有一定的优势。例如,具有随机取向网络结构的电纺丝纤维可以模拟细胞外基质(ECM)的三维结构,具有较高的孔隙率和渗透率。它们是无毒的,植入体内时不会引起排斥反应,并且可以完全代谢并排出体外

目前,许多研究报道了功能性电纺纳米纤维在促进各种类型伤口愈合中的应用。例如,它们可用于急性皮肤伤口、慢性伤口愈合等方面。与此同时,也有很多研究致力于开发新的功能电纺丝纳米纤维材料,探索不同的应用领域和机理(图1)。

静电纺丝纳米技术的普及,扩大了纳米材料在生物医学领域的应用。本文综述了静电纺丝纳米纤维在促进伤口愈合方面的应用。介绍了ES技术,然后整理了皮肤和伤口愈合的结构和愈合机制。就功能化纳米纤维敷料的制备、抗菌、抗炎、止血、抗氧化、药物控制释放、反应性、渗出液管理、伤口监测等性能及其在创面愈合中的应用作一综述。本文还简要介绍了烧伤、糖尿病等慢性伤口愈合的最新研究进展。功能性静电纺纳米纤维敷料在伤口部位提供了合适的微环境,为伤口愈合提供了有力的帮助,从而更好地解决了生物医学的关键需求。

 

二、摘要

静电纺丝作为一种生产纳米级纤维的技术,因其简单、多用途和可装载性而受到越来越多的关注。静电纺丝设备制备的纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率、易于粒径控制和易于表面功能化等优点,在生物医学领域得到了广泛的研究。伤口愈合是一个高度复杂和动态的过程,是人体从组织损伤或其他形式的损伤中恢复的关键步骤。单组分纳米纤维在结构性能方面或多或少受到限制,不能完全满足材料的各种需求。本文旨在深入分析利用静电纺纳米纤维促进伤口愈合的文献,概述纳米纤维的功能复合改性在生物医学领域应用的无限可能性,并提出未来研究的方向和展望。

 

三、结论

目前,随着人们对健康舒适生活的需求,ES作为伤口敷料的研究在ES技术和材料设计上都取得了很大的进展,但为了满足特定生物医学的需要,如前所述,具有抗菌、抗炎、抗氧化、控制药物释放、脉冲反应、伤口渗出物管理等多功能协调和便利的伤口敷料具有一定的优势,如多功能和精密制备。伤口监测等多功能纳米纤维敷料将是未来的主要研究方向。介绍了近年来烧伤创面愈合和糖尿病创面愈合的研究进展。功能性静电纺纳米纤维敷料为伤口愈合提供了合适的微环境。

虽然静电纺纳米纤维在伤口治疗方面显示出良好的潜力,但仍需要更多的实际研究和实验证明。静电纺丝纳米纤维膜具有结构上的优势,但静电纺丝纳米纤维还需要考虑纺丝过程中喷嘴和回收剂蒸发的干扰、溶剂毒性、纤维沉积均匀性等一系列问题。因此,如何选择合适的聚合物和溶剂,优化现有纺丝工艺,实现纳米纤维敷料的稳定、安全、大规模绿色化制备和应用,仍面临重大挑战。进一步开发高效的静电纺多功能敷料仍是亟待解决的问题。

未来,随着纳米技术的不断发展和完善,相信功能纳米纤维和静电纺纳米纤维将在生物医学领域得到更广泛的应用。

 

静电纺丝工艺

1.(a)静电纺丝机外观示意图(b)静电纺丝工艺示意图。

 

各种静电纺丝

2.(a)干式静电纺丝(b)湿式静电纺丝(c)同轴式静电纺丝和(d)气泡式静电纺丝

不同静电纺丝

3.(a)无针电纺丝 (b)单针电纺丝(c)同轴电纺丝和(d)多针电纺丝

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