乳液静电纺丝是制备多功能纳米纤维的绿色技术，可用于药物递送等领域。但传统方法需用表面活性剂或纳米颗粒稳定乳液，其难以从纤维产品中完全去除，影响纤维生物相容性和功能，因此无表面活性剂乳液体系的研究备受关注。为此，来自中国矿业大学材料与物理学院的滕淑华教授和王鹏教授带领的团队，在《Frontiers of Materials Science》期刊发布了题为“Surfactant-free emulsion electrospinning of curcumin-loaded poly(ε-caprolactone)/bovine serum albumin composite fibers for biomedical applications”的最新研究成果。该研究通过采用无表面活性剂乳液静电纺丝技术，以乙酸乙酯 / 水为良性溶剂，成功制备出超亲水的载姜黄素 PCL / 牛血清白蛋白复合纤维。这一成果为改善 PCL 的亲水性和生物功能提供了新方法，扩大了其在生物医学领域的应用潜力 。

团队创新性地采用了乙酸乙酯 / 水这一新颖且环保的溶剂体系，在制备负载姜黄素（Cur）的聚 (ε- 己内酯)（PCL）/ 牛血清白蛋白（BSA）稳定的水包油（W/O）乳液时，完全无需添加表面活性剂。这一举措不仅简化了制备流程，更规避了传统方法中表面活性剂残留对纤维性能产生的潜在不良影响。

从图 1 可以直观地看出乳液特性的变化规律。当 BSA 浓度逐步增加时，乳液内部的液滴相互作用发生改变，导致液滴尺寸呈现出明显的减小趋势。这是因为 BSA 分子能够在油水界面处形成更为紧密和稳定的吸附层，有效抑制了液滴的聚集和长大。相反，当油水比（OTW）降低，意味着体系中油相相对含量减少，水相增多，乳液体系的整体稳定性发生变化，液滴间碰撞概率改变，最终导致乳液液滴尺寸增大。

在静电纺丝过程中，随着 BSA 浓度从 0%（w/v）逐渐攀升至 10%（w/v），从图 2 中能够清晰观察到 Cur 负载的 PCL/BSA 复合材料形态的显著转变。在低浓度 BSA 时，纤维呈现珠状结构，这是由于此时溶液的粘度、表面张力等因素不利于连续纤维的形成，射流在电场中不稳定，容易断裂形成珠子。而随着 BSA 浓度升高，溶液性质改变，射流稳定性增强，最终形成了均匀的纤维结构。同时，当 OTW 体积比增加，即油相占比增大时，复合纤维的直径明显增大且形态愈发均匀。这是因为油相含量的增加改变了纺丝溶液的流变性能，使得射流在电场中的拉伸过程更为稳定和均匀，从而形成直径更大且形态规则的纤维。

而随着油水比从10:0逐渐降低到7:3，纤维的形态和直径发生了显著变化，见图3。当油水比为10:0时，纤维呈现不规则的珠状结构；随着油水比的降低，纤维形态逐渐改善，珠状结构减少，最终在7:3的油水比下形成了均匀且直径最大的纤维。这表明油水比的增加改善了纺丝溶液的流变性能，使得射流在电场中的拉伸过程更加稳定，从而形成了规则且均匀的纤维。这一发现为优化复合纤维的制备工艺提供了重要参考。

图3 不同油水比下获得的负载姜黄素的PCL/BSA复合纤维的SEM图像：(a) 10:0；(b) 9:1；(c) 8:2；(d) 7:3

 

团队还研究了试验了复合纤维的力学性能，从图4可以看出，在 OTW 体积比为 7:3 时，纤维展现出最高的弹性模量，数值达到 0.198 MPa ，同时断裂伸长率也达到了最大的 199%。这表明在此比例下，纤维内部的分子排列和相互作用方式赋予了纤维良好的柔韧性和抗变形能力。而当 OTW 体积比为 8:2 时，纤维实现了最大拉伸强度，数值为 3.83 MPa ，说明此时纤维结构在承受拉伸力时，内部各组分协同作用达到最佳状态，能够有效抵抗外力破坏。

此外，BSA 的存在极大地改变了复合纤维的润湿性，赋予其超亲水性，见图5a。这是因为 BSA 作为一种亲水性蛋白质，其分子结构中的亲水基团在纤维表面富集，降低了纤维与水之间的表面张力，使得水能够快速在纤维表面铺展，从而表现出超亲水性。这一特性在生物医学应用中具有重要意义，例如有利于细胞的黏附和生长。而在药物释放方面，所有复合纤维均呈现出持续的药物释放行为，参见图5b。其中，OTW 体积比为 7:3 的复合纤维的释放行为与一级模型最为契合。这意味着该比例下的复合纤维，其药物释放速率与纤维内部药物浓度和外部环境浓度差相关，药物通过扩散等机制持续稳定地从纤维中释放出来，能够在较长时间内维持一定的药物浓度，为生物医学治疗提供了稳定的药物供给。

图5不同油水比下获得的复合膜的(a) 接触角和 (b) 药物释放曲线