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西安交通大学郭保林:止血和伤口愈合用电纺纳米纤维的结构及功能设计

 
发布日期:2022-07-19     来源:永康乐业
 

DOI: 10.1007/s42765-022-00178-z

 

静电纺丝纳米纤维因其高孔隙率、大比表面积和可编程特性而在生物医学领域得到广泛研究,包括药物控释、仿生学、细胞支架、止血、伤口愈合和组织工程。近年来,研究人员不断拓宽静电纺丝纳米纤维的结构设计,使其从一维结构演变为三维结构,以实现功能多样化。这些特性使纳米纤维能够在结构和功能上模拟天然细胞外基质(ECM),从而改善血液凝固和浓度而获得有利于伤口愈合和止血的生理微环境。另一方面,目前对用于止血和伤口愈合的电纺纳米纤维的结构和功能设计的最新研究进展缺乏全面的综述。本文重点介绍了用于止血和伤口愈合的电纺纳米纤维结构设计和改性策略,阐明了静电纺丝纳米纤维在止血和伤口愈合中的广泛应用。还讨论了各种结构形式的电纺纳米纤维的优点和局限性,以及开发用于止血和伤口愈合的结构特异性电纺纳米纤维的主要挑战和未来发展方向。

 

 

1.静电纺纳米纤维的结构和功能设计策略及应用


 

2.伤口愈合的四个阶段:a止血、b炎症、c增殖和d重塑。


 

3.静电纺丝纳米纤维的制备、具有不同内部结构的纳米纤维以及纳米纤维不同表面改性


 

4.a)PCL/QCSP的生产及特性示意图;bTegaderm™薄膜敷料、PCL/QCSP0纳米纤维和PCL/QCSP15纳米纤维处理的颗粒组织厚度进行定量统计分析;cTegaderm™薄膜PCL/QCSP0组和PCL/QCSP15组中的胶原蛋白含量。


 

5.a)PCL/PVA同轴纳米纤维的制备与应用示意图。b)负载BMP2和CTGF的SF/PCL/PVA-LBL同轴纤维的示意图。c通过同时进行乳液静电纺丝和同轴细胞电喷雾制备的生物活性纳米纤维支架中内皮细胞的活力、分布、形态和细胞骨架发育。d药物分子从储液罐进入溶出介质的其他途径示意图以及加载的KET耗尽后残积物SEM图像。e三轴静电纺丝示意图及两种药物在三轴静电纺丝纳米纤维中的扩散机理。


 

6.a)带有或不带有GO涂层的CS/PLLA纳米纤维支架的SEM图像和AFM。12CS/PLLA纳米纤维以及CS/PLLA纳米纤维1mg/mL GO溶液SEM图像;34CS/PLLA纳米纤维以及CS/PLLA纳米纤维1mg/mL GO溶液AFM图像b层层涂覆季铵化壳聚糖和含有透明质酸的FGF2PLGA纳米纤维的制备和应用示意图。


 

7.a)庆大霉素通过共价相互作用固定在等离子涂层纳米纤维表面的示意图。b使用单宁酸作为结合位点制备固定胶束的PCL/胶原纳米纤维示意图。


 

8.a)液滴滚动和分离过程中形成的超疏水纤维蛋白印迹的SEM图像。b)示意图显示了用于快速止血的三维纳米纤维明胶海绵及其止血作用机制。c)三维壳聚糖(CS)/PVA纳米纤维海绵的方向以及膨胀前后CS/PVA纳米纤维膜的形态变化示意图。d)不同程度压缩后CS/PVA纳米纤维海绵恢复的示意图。


 

9.a)制备PCL纳米纤维并将β-壳聚糖喷涂到PCL纳米纤维和PCL/CaCO3纳米纤维上的示意图。b)将含有肾上腺素的壳聚糖纳米粒子电喷雾到纱布表面,然后沉积明胶进行静电纺丝的过程示意图。


 

10.a)纳米纤维(左)的制备过程和使用电喷雾微珠修饰膜(右)的示意图。b)PCL和PLA纳米纤维支架旋涂CaCuSi4O10纳米粒子设计策略,灵感来自中国芝麻棒。


 

11.a)自泵敷料与传统敷料相比的单向排液能力演示。b)传统棉纺织品和Janus纺织品的汗液输出途径示意图,Janus纺织品的示意图和SEM图像。c)图显示了当水滴在疏水侧时驱动单向水传输的毛细力:(1)疏水层,(2)混合层,和(3)亲水层。4亲水层上滴水时的跨膜传输力示意图。d)PCL-明胶/PCL-PFMA纳米纤维具有单向排水和抗粘附特性。


 

12.a)受结痂启发的各向异性纳米纤维的示意图。b由径向排列的纳米纤维和垂直排列的纳米纤维组成的三维支架用于糖尿病伤口愈合的潜在机制。c示意图说明了由径向排列的纳米纤维组成的三维支架在12糖尿病足溃疡DFU愈合中的应用。d示意图说明了由径向排列的纳米纤维组成的三维支架在34糖尿病足溃疡DFU愈合中的应用。


 

13.用于伤口愈合的径向梯度纳米纤维贴片的可编程构造方案。


 

14.a)用于按需细胞或药物递送的近红外NIR光响应纳米纤维示意图。b纳米纤维暴露于不同pH值的水性介质以及在不同pH值的水性介质中孵育两小时后的颜色变化。


 

15.a)气流定向原位静电纺丝装置的示意图。插图显示自制手柄和旋转头。b用于肝切除止血的电场改性纳米纤维示意图。c原位沉积后具有不同金属锥直径的纳米纤维的面积和沉积区域的尺寸金属锥直径的函数关系d同轴长针便携式溶液吹纺装置的示意图和医用胶纤维的SEM图像。e原位静电纺丝前的猪肝以及90秒内纺猪肝伤口表面PCL纳米纤维。


 

16.a)由便携式静电纺丝装置制备的具有光动力抗菌和止血性能的纳米纤维示意图。b不同处理后MRSA感染伤口组织切片的H&E染色。

 
 
 

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