引言

静电纺丝作为一种成本低、操作简便、适配性强的纳米制造技术，已成为构建多孔仿生支架用于组织工程和再生医学的前沿方案。随着设备技术、材料多样性和组织需求的提升，静电纺丝纳米纤维平台（ENPs）在皮肤、骨骼、软骨、心肌与神经组织修复中显示出巨大潜力。

由新加坡国立大学陈瑞深（Tan Swee Ching）助理教授/齐齐哈尔大学栗洪彬教授团队联合撰写在国际顶级材料期刊《Advanced Functional Materials》发表题为：《Recent Progress in Biomedical Scaffold Fabricated via Electrospinning: Design, Fabrication and Tissue Engineering Application》的重磅综述文章，该文系统总结了近年来静电纺丝在构建多功能生物医用支架方面的材料体系、加工技术、结构调控方法及其在皮肤、骨骼、软骨、神经与心肌等多种组织修复中的应用进展，聚焦于从设计—功能—应用—挑战全流程，旨在为高校研究者、企业研发人员和医疗转化从业者提供系统、可落地的研究指引。

创新亮点

1. 静电纺丝技术的演进与结构多样性:综述不仅介绍了传统的单针静电纺丝，还强调了设备设计和材料开发的拓展，例如演变为多针以创建 3D ENPs 。此外，文章详细描述了通过不同静电纺丝技术（如共混、同轴和乳液静电纺丝）实现多样化纳米纤维几何结构的设计和制造。特别提到了同轴静电纺丝用于制备具有核壳结构的 ENPs 以实现药物控释，以及三轴静电纺丝用于制备多层 ENPs 和梯度药物分布。乳液静电纺丝则允许直接集成亲水性和/或疏水性材料形成核/壳结构，以封装生物活性化合物并实现控释。这些技术的进步使得 ENPs 的结构更加精细和功能化。 

2. 多功能性与生物活性材料的集成:ENPs 的一大亮点在于其能够集成多种功能。通过选择更易降解和生物相容的生物活性材料或与生长因子、细胞-生物材料复合物结合 ，可以获得多功能性能。文章举例说明了负载生物活性物质（如 β-TCP 用于骨再生）、设计具有可调多尺度皱纹/纤维形态的 ENPs 以诱导细胞排列、整合抗菌剂以增强伤口愈合 、引入止血剂和生长因子以加速止血等。这体现了ENPs 作为一个平台，能够通过材料和技术的结合实现多种生物功能的协同作用。  

3. 仿生结构设计:ENPs 的 3D 网络结构与天然 ECM 非常相似，这使其成为理想的组织修复支架。文章还提到了一些更具仿生性的结构设计，例如受牵牛花结构启发的 ENPs 用于诱导细胞排列，设计具有梯度结构和成分的 ENPs 来调节细胞行，以及受莲叶表面结构启发的具有不对称润湿性的 Janus ENPs 。这些设计旨在更好地模拟体内的微环境，从而更有效地引导细胞行为和组织再生。

4. 针对特定组织的定制化应用:综述详细列举了 ENPs 在不同复杂组织（如皮肤、骨骼、软骨、心脏、神经等）修复中的具体应用，并展示了针对这些组织特点设计的 ENPs。例如，用于皮肤修复的载药核壳 ENPs 或手持式静电纺丝用于原位个性化 ENPs；用于骨修复的电活性 ENPs ；用于肌腱-骨连接修复的基于 MOFs 的双极性金属 ENPs；用于心脏修复的负载干细胞的 ENPs 补丁或结合 3D 打印评估药物心脏毒性的 ENPs 平台；以及用于神经再生的压电刺激ENPs。这些应用案例展示了 ENPs 设计的灵活性和针对性。  

5. 潜在的工业化和临床应用前景:文章指出静电纺丝技术操作简便且易于工业化生产。同时，提到了一些针对临床应用的创新，例如手持式静电纺丝用于个性化伤口处理以及通过临床前研究和监管审批推动其临床应用。这表明该领域不仅关注实验室研究，也着眼于未来的实际应用和规模化生产。

图文解读

 

 图9 ENPs用于心脏修复和再生

 图10 ENPs用于神经修复和再生

总结与建议

（1）未来研究方向与挑战：

▪材料优化与安全性:未来的研究应致力于精细优化这些生物材料，重点关注其功效和安全性，以满足组织修复的严格要求 。 

▪利用先进技术:运用先进技术，例如第一性原理计算和机器学习，以创建全面稳定的分子数据库，从而提高 ENPs 在组织工程应用中的精度和可靠性。

▪个性化医疗需求:未来的方向需要根据个体患者的情况定制工程化的纳米纤维支架，考虑伤口类型、大小和愈合阶段等变量。

▪智能功能集成:探索在 ENPs 中嵌入传感器和监测设备，以实现伤口状况的实时追踪。

▪材料与制造技术的融合:充分发挥 ENPs 的临床潜力取决于克服复杂的挑战，包括将生物相容性和机械强度等复杂的材料特性与前沿的制造技术无缝集成。

▪活性成分剂量优化:探索 ENPs 中活性成分的剂量，并根据特定环境和应用模型确定最佳药物比例，以优化治疗结果。  

▪临床验证与审批:进行扎实的临床试验并获得监管审批是验证静电纺丝伤口敷料安全性和有效性的关键步骤，这将为更广泛的临床应用铺平道路。

（2）企业转化建议：

▪医疗器械领域:ENPs适配止血敷料、医用胶带、组织工程膜；

▪药物传递领域:与生物制药公司合作构建控释平台；

▪材料企业方向:开发高性能天然/合成静电纺丝原材料包；

▪智慧医疗结合:融合传感器与ENPs开发智能伤口反馈系统。

总的来说，这篇综述肯定了静电纺丝ENPs在组织工程领域的巨大潜力，并指出了未来需要克服的技术和临床挑战，为该领域的研究提供了清晰的方向

DOI: 10.1002/adfm.202406950