一、研究背景

静电纺丝设备技术具有模拟细胞外基质中蛋白质纤维结构的能力、高表面积和孔隙率参数、低生产成本和相对容易生产等优点，被广泛应用于组织工程支架的生产中。静电纺丝的优点之一涉及到一种能够制造各种形状的应用程序的修改。组织工程中最常见的形状包括可用于例如伤口敷料的平面样品。某些组织工程应用也需要其他管状结构，包括青光眼引流装置，血管置换，周围神经，尿道置换等。

迄今为止，大多数致力于开发静电纺丝材料的研究都涉及使用针静电纺丝方法，这种方法在生产率和可重复性方面有很大的局限性。针纺丝工艺示意图如图1A所示。在静电纺丝针中填充聚合物溶液，并施加高电压，从而使单个泰勒锥形成纤维。使用无针技术（如图1B中图表形式所示）显著提高了生产率，并且与针法相比，由于静电纺丝室有可能配备空调系统，因此更容易调节环境条件。纳米蜘蛛装置，使纳米纤维层的连续和大规模生产，包括最常用的工业规模的无针静电纺丝机之一。该装置最初的原理是基于一个浸泡在聚合物溶液中的旋转电极（滚轮），从而从表面形成纳米纤维。Yener和Jirsak 2012的一项研究比较了聚乙烯丁醛的针纺丝和所谓的辊纺丝。新型的纳米蜘蛛装置是基于一根连续加入少量聚合物溶液的细绳的静电纺丝。标准设置导致纳米纤维聚集在移动的非织造布上。管状样品的生产需要在静电纺丝电极上方放置一个管状收集器。据我们所知，目前还没有对管状收集器用于纤维材料的大规模生产进行过调查。因此，我们的目标是确定一种应用无针静电纺丝技术大规模生产管状样品的方法。

图1.带管状收集器的有针静电纺丝(A)和无针静电纺丝设备(B)示意图。针静电纺丝（NE）需要用聚合物溶液填充注射器，注射器的尖端连接到高压电源。无针静电纺丝（NLE）需要将聚合物溶液应用于带电的串电极。

选择可生物降解聚合物聚己内酯（PCL）作为材料，验证了应用上述技术大规模生产管状样品的可行性。我们课题组已经发表了多篇关于静电纺丝设备制备聚己内酯基血管移植物的论文。此外，由于聚己内酯具有长期可降解性、合适的机械性能和生物相容性，其他一些研究也考虑使用聚己内酯替代血管。我们的研究旨在介绍一种无针静电纺丝制备管状样品的方法。

二、摘要

本文综述了一种基于无针静电纺丝的管状样品制备技术的发展。这种材料具有广泛的组织工程应用潜力，包括青光眼引流装置、血管移植、周围神经和尿道修复。由于针静电纺丝耗时长，且环境条件难以调节，因此采用纳米蜘蛛技术制备管状样品。在纳米蜘蛛机的静电纺丝室中安装了一个特殊的装置。通过静电纺丝聚己内酯的实验，验证了该装置的可行性。对针法和无针法生产率的测试表明，无针法的效率是针纺丝法的四到五倍。

三、结论

改进了市售的无针静电纺丝装置，使其能够以比传统针静电纺丝方法更高的效率制备管状样品。易于安装的装置允许快速安装所需的技术生产管状样品。通过静电纺丝聚己内酯的实验验证了该方法的可行性。结果证明，这种新型无针技术的生产率明显高于针静电纺丝法，这是迄今为止文献中唯一考虑的用于制造管状样品的方法。

图2.有针静电纺（NE） PCL和无针静电纺（NLE）材料的SEM图像。移植物的内(I)和外(O)位点均显示。标尺：20 μm。相同材料的实测纤维直径箱形图（n = 500）， ****p < 0,0001。