2018年静电纺丝纳米纤维在生物医用领域方面的重要研究成果锦集

　　静电纺丝制备的纳米纤维，可用于组织工程支架材料、新型药物释放载体以及有效促进伤口愈合的创面敷料等领域。近日，易丝帮小编整理了2018年静电纺丝纳米纤维在生物医用领域方面的部分重要研究成果，以馈读者。
　　1. Adv. Mater.：新型创面敷料促进伤口愈合
　　中国科学院物理化学技术研究所王树涛课题组将疏水性聚氨酯纳米纤维阵列电纺到亲水微纤维网络上，构建了一种具有生物流体泵作用的创面敷料。这种创面敷料可以单向将过多的生物液从疏水侧排至亲水侧，从而防止生物流体浸湿创面。在感染创面模型中，作者展示了这种新型敷料比传统敷料治疗伤口更快。因此，这项研究为处理伤口周围多余的生物流体以促进伤口更快愈合提供了新方法。相关研究成果以＂A Self-Pumping Dressing for Draining Excessive Biofluid around Wounds＂为题目发表于Advanced Matererials上。
　　文献链接：https://doi.org/10.1002/adma.201804187
　　2. Adv. Mater. 功能型纤维/海绵复合物用于肿瘤术后防复发和转移治疗
　　中国科学院长春应用化学研究所黄宇彬研究员和周东方副研究员团队设计了一种非常贴近临床操作应用的兼具原位化疗和止血功能的三明治结构纤维/海绵复合物作为肿瘤术后原位植入材料用于术后防复发和转移治疗。首先通过静电纺丝技术制备担载有抗癌药物顺铂的PLGA/明胶纳米电纺纤维；然后将上述纤维置于明胶/壳聚糖凝胶溶液之间，冻干后得到三明治结构纤维/海绵复合物。该三明治结构纤维/海绵复合物在原位植入肿瘤术后部位后，外层海绵可快速有效止血并吸附术中出血所脱落的肿瘤细胞；同时，内层纳米电纺纤维可长效缓释顺铂，持续地杀伤海绵中吸附的脱落肿瘤细胞以及手术切缘残存的肿瘤细胞，从而达到优异的防原位复发尤其远端转移的效果（如图）。相关研究成果以Sandwich-like fibers/sponge composite combining chemotherapy and hemostasis for efficient post-operative prevention of tumor recurrence and metastasis为题发表在Advanced Materials上。
　　文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201803217
　　3. ACS Nano：仿生弹性聚多肽纳米纤维支架治疗细菌感染促进伤口愈合/皮肤再生
　　西安交通大学雷波课题组针对影响伤口愈合和皮肤组织再生的几个关键科学问题，利用静电纺丝技术制备一种基于细菌分泌的天然聚多肽的仿生杂化皮肤修复组织工程支架材料（PCL-PCE）。该材料具有仿生皮肤的组织弹性，还具有高效的光谱抗菌活性，可以显著抵抗动物创面细菌感染和促进伤口愈合，增强皮肤附属器如毛囊的再生。这种仿生材料中天然聚多肽能够杀灭常见的皮肤创面感染微生物，抑制组织坏死。其仿生皮肤组织的弹性，可为创面创造出适宜的生物力学环境。其仿生的结构和活性组分设计最终实现抗感染，促进新生血管形成和胶原蛋白分泌。该研究对开发具有高度生物活性快速诱导皮肤创面愈合和皮肤再生的新型医用材料具有重要的意义和应用价值。相关研究成果以＂Biomimetic Elastomeric Polypeptide-Based Nanofibrous Matrix for Overcoming Multidrug-Resistant Bacteria and Enhancing Full-Thickness Wound Healing/Skin Regeneration＂为题发表于国际著名期刊ACS Nano上。
　　文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b01152
　　4. ACS Nano:中国科大在治疗肝纤维化研究取得进展
　　中国科学技术大学梁高林教授课题组和廉哲雄教授课题组合作合理设计了一种化学结构式为1-Dex-P的成胶因子前体，同时提出了一种新的串联酶控自组装和缓慢释放地塞米松的策略（见下图）。采用这种策略，研究人员发现前体药物1-Dex-P较游离地塞米松在体内外实验中均展现出了更强的抗肝脏纤维化效应。该智能串联酶控策略可被广泛用于设计更多更加精致的药物输送系统，从而在未来的临床上有效增强药物的治疗效果。相关研究成果以＂Tandem Enzymatic Self-Assembly and Slow Release of Dexamethasone Enhances Its Antihepatic Fibrosis Effect＂为题发表于ACS Nano 上。
　　文献链接：http://www.medsci.cn/article/show_article.do?id=6ec1150e83a6
　　5. ACS Nano 载药硅酸铜微球与静电纺纤维复合支架治疗黑色素瘤
　　由中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁、常江带领的研究团队制备出载药硅酸铜空心微球与静电纺纤维智能复合支架，该支架既能加速皮肤创伤愈合，又能光热结合化疗治疗黑色素瘤。并与华东师范大学教师易正芳团队合作，在动物体内证实了该支架具有黑色素瘤治疗与修复创面的双重效果。相关研究成果以＂Copper Silicate Hollow Microspheres-Incorporated Scaffolds for Chemo-Photothermal Therapy of Melanoma and Tissue Healing＂为题目发表于ACS Nano上。
　　文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08928
　　6. Adv. Funct. Mater.构建具有形状记忆的仿生小口径血管支架
　　近年来，随着新材料与组织工程的迅速发展，人工血管构建有望成为未来新的心血管疾病治疗方式。然而，如何成功实现血管内皮化，避免植入后发生血栓性栓塞乃至失效，仍是人工血管构建的一大难题。近日，中国科学院深圳先进技术研究院的杜学敏副研究员及其团队设计了一种可从二维到三维自卷曲闭合的仿生小口径血管支架，并成功实现小口径血管的快速三维内皮化。相关研究成果以＂Programmed Shape‐Morphing Scaffolds Enabling Facile 3D Endothelialization＂为题目发表Advanced Functional Materials 上。
　　文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201801027
　　7. Nano Energy：压电纳米纤维支架用于伤口愈合
　　中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所李舟和任凯亮（共同通讯作者）首次报道静电纺丝参数，如溶液浓度和收集距离（从针到旋转心轴）会影响聚（偏二氟乙烯 - 三氟乙烯）（P（VDF-TrFE））纳米纤维的压电性。在这里，优化静电纺丝条件获得P（VDF-TrFE）纳米纤维，并将这些纳米纤维支架（NFS）用于斯普拉格道利(SD)鼠能量收集、细胞增殖和细胞排列生长应用方面。在轻微拉动植入SD大鼠的部位过程中，植入的PVDF-TrFE NFSs产生的最大电压和电流分别为6 mV和~6 nA。P（VDF-TrFE）具有良好的细胞相容性和相对较大的压电效应。因此，静电纺P（VDF-TrFE）NFS在组织工程伤口愈合具有潜在的应用。相关研究成果以＂Piezoelectric nanofibrous scaffolds as in vivo energy harvesters for modifying fibroblast alignment and proliferation in wound healing＂为题目发表于Nano Energy上。
　　文献链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.11.023
　　8. Nano Energy：电纺明胶纳米纤维构建自供电生物电子皮肤
　　研究者基于生物启发设计了一种可穿戴的压电压力传感器，即来自结构稳定的明胶纳米纤维（GNF）通过电纺丝技术构建了生物电子皮肤。由于优异的机械敏感性（~0.8 V kPa-1），生物电子皮肤可以模拟人类感知和实时监测人体生理信号。此外，压电动态触觉刺激下高度耐用（超过108,000次循环）表明了生物电子皮肤在生物医学植入式和便携式领域以及个人电子设备的应用潜力。相关研究成果以＂Electrospun gelatin nanofiber based self-powered bio-e-skin for health care monitoring＂为题目发表于Nano Energy上。
　　文献链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.04.028
　　9. Sci. Adv. 磁光双控超分子纳米纤维可抑制肿瘤侵袭转移
　　南开大学刘育教授课题组利用修饰有线粒体靶向肽的氧化铁磁纳米粒子与修饰有β-环糊精的透明质酸构筑了一种超分子纳米纤维。该超分子纳米纤维可以经由光照或磁场（甚至包括很弱的地磁场）调控其形貌转换。无论是体内还是体外条件下，由于透明质酸受体在肿瘤细胞表面过表达，该超分子纳米纤维可以高效靶向肿瘤细胞，并且经过地磁场的导向聚集，诱导肿瘤细胞线粒体功能障碍和细胞间聚集，从而特异性抑制体内肿瘤细胞的侵袭和迁移。该超分子纳米纤维可以作为一种方便的工具，不仅可以加深对动态或刺激响应性生物事件的理解，而且可以促进用于肿瘤治疗的生物材料的设计和发展。相关研究成果以＂Magnetism and photo dual-controlled supramolecular assembly for suppression of tumor invasion and metastasis＂为题发表于Science Advances(11.5)上。
　　文献链接：http://advances.sciencemag.org/content/4/9/eaat2297
　　10. ACS Appl. Mater. Interfaces 电喷-电纺技术构建可注射纳米纤维微球及其在细胞载体方面的应用
　　可注射纳米纤维微球的功能类似于3D支架，用于传递细胞和生长因子/药物使损伤部位组织再生。纳米纤维微球的可注射和仿生属性，使其在生物医学应用领域受到越来越多的关注。近日，内布拉斯加医学中心谢敬伟教授课题组首次报道了结合静电纺丝和电喷雾制备纳米纤维微球的新方法，并探索了其在细胞治疗领域的潜在应用。首先，电纺聚合物和生物活性玻璃纤维，经过冷冻冷冻切割或探针超声波仪均质化形成所需长度的电纺纳米纤维段的分散体，再通过电喷滴入液氮，然后冷冻干燥和热处理，最终得到纳米纤维微球。相关研究以＂Electrospraying Electrospun Nanofiber Segments into Injectable Microspheres for Potential Cell Delivery＂为题目发表于ACS Appl. Mater. Interfaces上。
　　文献链接：http://www.espun.cn/paper/detail-19178.html
　　11. ACS Appl. Mater. Interfaces 载药埃洛石纳米管增强的电纺藻酸盐基纳米纤维支架用于持续抑菌
　　研究者通过静电纺丝成功制备了埃洛石纳米管（HNT）增强的藻酸盐基纳米纤维支架，以模拟天然细胞外基质（ECM）结构，有利于组织再生。将抗菌药物头孢氨苄（CEF）负载的HNT掺入基于藻酸盐的基质中，以获得持续的抗菌保护和较强的机械性能，从而达到组织工程应用的关键标准。制备的支架对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出显著的抗菌性，细胞毒性研究证实了所制备的支架的无毒性。基于藻酸盐的电纺支架具有增强的机械性能和持续的抗微生物保护作用，具有很大的应用潜力，可用作组织工程应用的人工ECM支架。相关研究成果以＂Drug-Loaded Halloysite Nanotube-Reinforced Electrospun Alginate-Based Nanofibrous Scaffolds with Sustained Antimicrobial Protection＂为题目发表于ACS Appl. Mater. Interfaces上。
　　文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b11013
　　12. Nanoscale：骨重塑激发双重输送静电纺纳米纤维促进骨再生
　　开发一种高生物活性骨组织工程支架，可以调节骨重塑过程，促进骨再生是一个巨大的挑战。为了解决这个问题，清华大学张洪玉教授课题组受到骨重塑过程中骨吸收和形成之间平衡的启发，作者开发了一种基于介孔硅酸盐纳米颗粒（MSN）的电纺聚己内酯（PCL）/明胶纳米纤维支架，以实现阿仑膦酸盐的输送（ ALN）和硅酸盐在调节骨重塑方面的协同作用，其中ALN通过阻止三磷酸鸟苷相关蛋白表达来抑制骨再吸收过程，而硅酸盐通过改善血管形成和骨钙化来促进骨形成过程。相关研究成果以＂Bone remodeling-inspired dual delivery electrospun nanofibers for promoting bone regeneration＂为题目发表于Nanoscale上。
　　文献链接：https://doi.org/10.1039/C8NR07329E
　　13. Biomaterials 芝麻棒状纳米纤维支架用于肿瘤治疗和皮肤组织重建
　　中国科学院上海硅酸盐研究所吴成铁老师课题组受中国芝麻棒设计策略和制作方法的启发，采用自旋涂布技术将CaCuSi4O10纳米颗粒涂覆在电纺纤维表面制备了一种芝麻棒状电纺纳米纤维支架，该支架可有效用于肿瘤治疗和皮肤组织重建。将CaCuSi4O10 NPs包覆在纤维上，制备的支架具有芝麻状结构，具有肿瘤杀伤和皮肤组织重建双重功能。CaCuSi4O10 NPs使支架具有光热消融潜能，可快速杀灭体外肿瘤细胞。此外，芝麻棒状支架能有效抑制早期体内肿瘤生长，促进肿瘤术后创面愈合。因此，芝麻棒状支架可能为癌症的临床治疗和肿瘤手术诱导的组织损伤奠定坚实的基础。相关研究成果以＂Chinese sesame stick-inspired nano-fibrous scaffolds for tumor therapy and skin tissue reconstruction＂发表于Biomaterials上。
　　文献链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.12.012
　　14. Sci. Rep.：电纺神经导管桥接修复周围神经损伤
　　研究者用取向和随机排列的聚己内酯(PCL)或聚l乳酸(PLLA)纤维制成了电纺丝神经导管。作者用导管桥接了一个10mm大鼠坐骨神经缺损，并在选定的组中添加了一个来自自体间质血管分数(SVF)的细胞移植。为了对比，作者比较了空心硅胶管和自体神经移植物。研究结果表明，PCL神经导管可高度自体分裂，而PLLA有利于轴突再生，但并不优于自体神经移植物。移植的细胞在PLLA神经导管中存活，但与单独的神经导管相比，轴突再生无明显增强。PLLA神经移植中移植的细胞局部增强了炎症反应，与没有细胞的神经导管相比，雪旺细胞分布较差。电纺神经导管在体内有利于轴突再生，可作为共移植细胞的载体。相关研究成果以＂Electrospun nerve guide conduits have the potential to bridge peripheral nerve injuries in vivo＂为题发表于国际知名期刊Scientific Reports上。
　　文献链接：https://www.nature.com/articles/s41598-018-34699-8
　　15. Sci. Rep. 包覆枸杞多糖电纺纳米纤维支架修复周围神经损伤
　　东华大学莫秀梅教授和济南大学Kwok-Fai So （共同通讯作者）通过同轴静电纺丝将LBP结合到核-壳结构的纳米纤维支架中，以研究在支架上培养的PC12和施万细胞的增殖。在神经组织工程中引入生物活性化学物质如LBP可加速神经再生。通过免疫染色的NF200表达评估PC12细胞的神经元分化，并通过SEM观察形态变化。结果表明，释放的LBP显著增强NGF诱导的PC12细胞的增殖和神经元分化。此外，通过LSCM免疫染色，在装载LBP的支架上也观察到雪旺细胞髓鞘形成和促进DRG神经元神经突向外生长。总之，作为具有神经保护作用的药物，包覆LBP静电纺丝纳米纤维作为周围神经再生的组织工程支架具有广泛的应用价值。相关研究成果以＂Lycium barbarum polysaccharide encapsulated Poly lactic-co-glycolic acid Nanofibers: cost effective herbal medicine for potential application in peripheral nerve tissue engineering＂为题目发表于Scientific Reports上。
　　文献链接：https://www.nature.com/articles/s41598-018-26837-z
　　链接地址：http://www.espun.cn/news/detail-625.html
　　文章来源：http://www.espun.cn/