静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，可制备纳米级直径的聚合物细丝。在组织工程支架构建中，静电纺丝具有关键作用，主要体现在以下几个方面：
- 模拟细胞外基质：天然细胞外基质（ECM）是细胞生存和组织发育的重要微环境，为细胞提供物理支撑、生化信号传导等功能。静电纺丝技术能够制备出与天然 ECM 结构相似的纳米纤维支架，其纤维直径通常在几十纳米到几百纳米之间，与天然 ECM 中的纤维成分如胶原蛋白、弹性纤维等尺寸相近。这种相似的结构可以为细胞提供良好的黏附、增殖和分化环境，促进细胞在支架上的生长和组织再生。例如，上海交通大学的顾岩教授负责的项目，构建了聚己内酯（PCL）/ 骨骼肌脱细胞基质（dmem）纳米纤维支架，该支架模拟了骨骼肌细胞的天然微环境，实验表明，经过脱细胞处理的猪骨骼肌脱细胞基质仍具有正常细胞外基质成分和一定量的 VEGF、IGF-1 等生长因子的表达，能有效促进骨骼肌细胞的黏附、增殖和分化，为骨骼肌组织工程提供了理想的支架材料 。
- 孔隙率和孔径：组织工程支架需要具有一定的孔隙率和孔径，以允许细胞的长入、营养物质的交换和代谢产物的排出。静电纺丝技术可以通过调节纺丝参数，如溶液浓度、电压、流速等，精确调控纳米纤维支架的孔隙率和孔径。例如，较高的溶液浓度和较低的电压会导致纳米纤维的直径增大，孔隙率和孔径减小；而较低的溶液浓度和较高的电压则会使纳米纤维的直径减小，孔隙率和孔径增大。
- 纤维取向：在某些组织中，如神经、肌腱等，细胞的生长和组织的功能需要特定的纤维取向。静电纺丝技术可以通过使用特殊的收集装置，如平行板收集器、旋转收集器等，制备出具有不同纤维取向的纳米纤维支架。例如，使用平行板收集器可以制备出平行取向的纳米纤维支架，这种支架可以引导神经细胞的定向生长，促进神经组织的修复和再生。西安交通大学王玲的研究利用静电纺丝技术制备了三维取向结构的导电纳米纤维束，其模拟了骨骼肌肌纤维定向排列的结构，与水凝胶相结合制备成的三维复合仿生支架用于骨骼肌组织工程，使得骨骼肌成肌细胞 C2C12 既表现出良好的细胞活性，又沿着纳米纤维束的方向上三维取向生长，同时自发形成了取向的肌管结构。
- 力学性能：组织工程支架需要具有一定的力学性能，以承受生理载荷和维持组织的形状。静电纺丝技术可以通过选择合适的聚合物材料和纺丝参数，调控纳米纤维支架的力学性能。例如，使用具有较高力学强度的聚合物材料，如聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等，可以制备出具有较高力学性能的纳米纤维支架；而通过改变纺丝参数，如纤维直径、孔隙率等，也可以对支架的力学性能进行微调。
- 生长因子：生长因子是一类能够调节细胞生长、增殖和分化的蛋白质分子，在组织再生中起着重要作用。静电纺丝技术可以将生长因子负载到纳米纤维支架中，并实现其缓慢释放，从而为细胞提供持续的生长信号，促进组织再生。例如，将血管内皮生长因子（VEGF）负载到静电纺丝纳米纤维支架中，可以促进血管内皮细胞的增殖和血管生成，为组织工程支架的血管化提供了一种有效的方法。
- 药物：药物在组织工程中也具有重要的应用，如抗感染、抗炎等。静电纺丝技术可以将药物负载到纳米纤维支架中，并实现其可控释放，从而提高药物的疗效和减少药物的副作用。例如，将抗生素负载到静电纺丝纳米纤维支架中，可以有效地预防和治疗组织工程支架植入后的感染并发症。
- 细胞：静电纺丝技术还可以将细胞直接负载到纳米纤维支架中，制备出细胞 - 支架复合物，用于组织工程和再生医学研究。例如，将骨髓间充质干细胞负载到静电纺丝纳米纤维支架中，可以促进骨组织的再生和修复。
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- 促进细胞黏附：静电纺丝纳米纤维支架的高比表面积和纳米级的纤维结构可以为细胞提供更多的黏附位点，促进细胞的黏附。此外，通过在纳米纤维表面修饰生物活性分子，如胶原蛋白、纤连蛋白等，可以进一步增强细胞的黏附能力。
- 调节细胞增殖和分化：静电纺丝纳米纤维支架的物理和化学性质可以影响细胞的增殖和分化。例如，纳米纤维的直径、孔隙率、表面电荷等因素都可以调节细胞的增殖和分化行为。此外，通过在纳米纤维支架中负载生长因子、药物等生物活性物质，也可以进一步调节细胞的增殖和分化。
- 多层支架：为了模拟天然组织的复杂结构，静电纺丝技术可以制备出多层纳米纤维支架。例如，通过交替纺丝不同材料的纳米纤维，可以制备出具有不同功能层的多层支架，如表皮层、真皮层和皮下组织层等，用于皮肤组织工程研究。南京工业大学陈苏、陈勇教授与福建农林大学庞杰研究员采用微流控静电纺丝技术构建了三维仿生纳米纤维皮肤支架，内层为 TPU - HGC 超疏水层（吸水），中间为疏水 PCL 层，外层为亲水 PCL - PCE 层（水传输）。这种独特的等变双梯度结构使支架具备吸收渗液 - 传输功能，有效管理伤口，体外和体内实验表明该支架具有优异的抗菌性与细胞相容性，可加快创面愈合和组织再生进程。
- 复合支架：静电纺丝技术还可以与其他技术相结合，如 3D 打印、冷冻干燥等，制备出具有复杂三维结构的复合支架。例如，将静电纺丝纳米纤维支架与 3D 打印的支架相结合，可以制备出具有精确形状和结构的复合支架，用于骨组织工程研究。上海交通大学顾岩教授团队构建的 PCL/dmem 复合支架，使三维打印 PCL 支架嵌于静电纺丝 PCL/dmem 层间，然后通过骨骼肌细胞种植构建组织工程复合支架，研究表明，该复合支架对体外大鼠成纤维细胞的生长、增殖和代谢无明显抑制作用，与单纯的 3D 打印修补组相比，其可以更好地达到促进细胞粘附并增殖的目的。将生物复合支架植入到大鼠背部皮下后，未引发出明显的炎性细胞浸润和组织毒性，且相比单纯 3D 打印组，整个观察期内生物复合支架组诱导的新生胶原含量都较其显著增加，还可达到早期血管化的目的。
