电纺结合层层自组装技术在生物医药领域的进展

　　武汉大学邓红兵教授：电纺结合层层自组装技术在生物医药领域的进展
　　邓红兵 武汉大学 教授 博士生导师
　　个人简介
　　发表SCI论文120余篇，2010年至今在Adavanced Materials、ACS Nano、Small、Chemical Engineering Journal 、Nano Research、Journal of Controlled release、Journal of Hazardous Materials、Journal of Physical Chemistry Letters、Acta Biomaterialia等杂志发表第一或通讯作者SCI论文80篇：其中IF>7共42篇。累计被Nature Reviews Materials、Chemical Society Reviews、Progress in Materials Science、Progress in Polymer Science、Advanced Materials等杂志上发表的论文引用4000余次，H指数38，2014年至今5篇论文入选ESI高被引论文。申请发明专利35项，其中已授权14项（已转化两项）。
　　受邀担任国际杂志ES Food & Agroforestry副主编、Carbohydrate Polymers（Elsevier出版社，大类一区，IF: 9.381)编委、Frontiers in Microbiology（Frontiers出版社，大类二区，IF: 5.64）编委和Frontiers in Environmental Science (Frontiers出版社，IF: 4.581；)编委。担任Advanced Functional Materials、Small、ACS Nano、Biomaterials等SCI杂志审稿人。
　　主要研究领域：
　　废弃生物质资源化学、生物质资源纳米纤维改性及功能化、生物医用纺织材料、环境污染物检测与控制。
　　ACS Nano：同轴静电纺结合层层自组装构建核壳纳米纤维用于促进骨再生
　　武汉大学李祖兵教授团队和邓红兵团队合作将BMP2加入8%的水性聚乙烯醇(PVA)溶液中，采用同轴静电纺丝法制备了核-壳SF/PCL/PVA复合纳米纤维垫，将骨形态发生蛋白2 (BMP2)植入纳米纤维的核内，接着，通过层层自组装技术将CTGF固定在纳米纤维垫的表面。研究证实该系统可以实现BMP2的持续释放和CTGF的快速释放。体内外实验表明该双药物释放系统对骨组织恢复具有很好的改善作用。与单一的BMP2释放系统相比，其骨再生能力可以提高43%。
　　Gu Cheng, et al., Controlled Co-delivery of Growth Factors through Layer-by-Layer Assembly of Core-Shell Nanofibers for Improving Bone Regeneration, ACS Nano 2019, 13, 6, 6372–6382, DOI:10.1021/acsnano.8b06032
　　Materials & Design：使用 LBL 改性纳米纤维垫加速皮肤伤口愈合并减轻过度疤痕形成
　　通过共静电纺丝制备仿生丝素(SF)/聚己内酯(PCL)基质，利用静电层层自组装技术将带正电的壳聚糖(CS)和带负电的I型胶原(COL)沉积在纳米纤维毡上。LBL 结构垫获得了优异的抗菌活性和更好的促进细胞附着、生长和增殖的能力。最终，大鼠模型的体内伤口愈合试验表明，LBL 结构垫可以通过 TGF-β/Smad 信号通路减少伤口闭合时间，增加胶原蛋白的产生并减轻过度的疤痕形成，这证明了纳米纤维垫在皮肤中的潜在应用再生。
　　Guomin Wu,et al., Accelerating dermal wound healing and mitigating excessive scar formation using LBL modified nanofibrous mats, 2020, 185,Materials & Design, DOI: 10.1016/j.matdes.2019.108265
　　Carbohydrate Polymers：层层自组装结合静电纺丝技术显著提高丝素蛋白纳米纤维的抗菌性能
　　通过层层自组装（LBL）将壳聚糖（CS）和聚多巴胺（PDA）引入到电纺纳米纤维SF毡中，从而获得增强的抗菌能力和细胞相容性。沉积15个双层后，在潮湿条件下，垫子的拉伸模量从2.16 MPa（原始SF垫子）增加到4.89 MPa。随着垫子上更多的双层涂层，还探究了材料的亲水性。此外，LBL结构垫对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌能力提高了98％以上。另外，在L929细胞的增殖实验中观察到生物相容性的提高。
　　Xiao Ma, et al., Chitosan/polydopamine layer by layer self-assembled silk fibroin nanofibers for biomedical applications, 2021, 251, Carbohydrate Polymers, DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.117058
　　Applied Surface Science：LBL沉积制备葡萄糖胺/胶原组装仿生纳米纤维垫用于软骨工程
　　选择力学性能良好的聚己内酯(PCL)作为底物，将具有软骨保护功能的d -氨基葡萄糖(GAS)和I型胶原(COL)涂覆在PCL纳米纤维表面。LBL组装后，GAS/COL成功沉积，力学性能改善，表面亲水性显著改善。LBL 结构垫可诱导 GlcAT-I 表达并降低 IL-1β 诱导的 rAC 中白细胞介素-1β（IL-1β）和基质金属蛋白酶 13（MMP13）的表达。此外，SCID 小鼠的皮下模型进一步证实了 GAS/COL 修饰的 PCL 垫可以促进 rAC 的 GAG 产生和 II 型胶原蛋白表达。
　　Guomin Wu,et al.,Glucosamine/collagen assembled biomimetic nanofibrous mats via LBL deposition for cartilage engineering, 2021, 540, Applied Surface Science, DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.148335
　　Materials & Design：壳聚糖/胶原蛋白多层LBL改性纳米纤维垫增强的细胞相容性
　　通过共静电纺丝制造了具有优异机械性能的聚己内酯和尼龙 6 纤维垫。然后通过逐层（LBL）技术将具有抗菌性能的带正电荷的壳聚糖和具有良好生物相容性的带负电荷的胶原组装在纳米纤维垫上。LBL 改性后纤维垫的组成和结构发生了显着变化。细胞生物学实验表明，LBL 结构的纤维垫可以促进细胞生长、增殖和粘附。抗菌试验证实了其优异的抗菌活性
　　Fangfang Dai, Enhanced cellular compatibility of chitosan/collagen multilayers LBL modified nanofibrous mats, 2021, 205, Materials & Design, DOI: 10.1016/j.matdes.2021.109717