在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域,開發(fā)具備生物降解性、生物相容性以及能夠模擬特定組織機(jī)械特性的支架材料,對(duì)于有效促進(jìn)組織修復(fù)至關(guān)重要。然而,損傷組織的微環(huán)境通常受到破壞,導(dǎo)致自然愈合過(guò)程受到顯著影響。此外,如何實(shí)現(xiàn)高效的新組織再生仍是亟待解決的重大挑戰(zhàn)。在此背景下,確保所使用材料的安全降解成為另一個(gè)必須克服的難題。靜電紡絲納米纖維平臺(tái)(ENPs)作為一種先進(jìn)的支架材料,主要由微納米纖維構(gòu)成,形成復(fù)雜的三維多孔結(jié)構(gòu)。這一獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得能夠精確調(diào)控支架的表面特性、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)性質(zhì),從而顯著增強(qiáng)支架在組織修復(fù)和再生中的支持作用。更重要的是,ENPs能夠有效模擬天然細(xì)胞外基質(zhì),提供有利于細(xì)胞黏附、增殖和分化的微環(huán)境,這進(jìn)一步突顯了其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的巨大潛力。因此,ENPs不僅在結(jié)構(gòu)上具備多樣性和可調(diào)性,而且在功能上能為組織修復(fù)提供全面支持,展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
靜電紡絲技術(shù)作為一種重要的制造策略,能夠通過(guò)構(gòu)建微/納米纖維平臺(tái)模擬細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)結(jié)構(gòu),為組織工程的修復(fù)與再生提供理想的支架材料。近年來(lái),隨著設(shè)備設(shè)計(jì)與材料研發(fā)的不斷進(jìn)步,靜電紡絲納米纖維平臺(tái)(ENPs)從單針靜電紡絲技術(shù)發(fā)展至多針及三維靜電紡絲系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)復(fù)雜化與功能多樣化的突破。ENPs廣泛應(yīng)用于藥物/細(xì)胞/生長(zhǎng)因子釋放、抗菌抗炎、止血、傷口愈合及組織修復(fù)等領(lǐng)域,尤其在骨骼、軟骨、肌腱、心肌及神經(jīng)組織修復(fù)中表現(xiàn)出優(yōu)異性能。這得益于生物活性聚合物的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多樣化的結(jié)構(gòu)構(gòu)建及針對(duì)不同組織需求的精準(zhǔn)調(diào)控。然而,ENPs在材料選擇、生物降解機(jī)制優(yōu)化、生物活化策略設(shè)計(jì)及制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等方面仍面臨重大挑戰(zhàn),尤其在實(shí)際應(yīng)用中的可控性、力學(xué)性能及長(zhǎng)期生物相容性亟待進(jìn)一步提升。未來(lái)研究應(yīng)注重從材料設(shè)計(jì)到制造工藝的全流程優(yōu)化,推動(dòng)智能化、可控化、多功能化的支架開發(fā),并強(qiáng)化臨床轉(zhuǎn)化研究,以推動(dòng)ENPs在組織修復(fù)與再生中的廣泛應(yīng)用,為再生醫(yī)學(xué)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
圖1. 基于靜電紡絲技術(shù)的生物醫(yī)學(xué)支架在組織工程中的應(yīng)用
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202406950
作者簡(jiǎn)介:
程鳳,哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院副教授,碩士生導(dǎo)師。2018年至2019年在哈佛醫(yī)學(xué)院進(jìn)行博士聯(lián)合培養(yǎng)。主要從事新型生物醫(yī)用功能材料的研發(fā)及應(yīng)用研究,重點(diǎn)涉及3D打印在器官芯片、創(chuàng)傷敷料等領(lǐng)域的應(yīng)用以及多功能化醫(yī)用敷料的設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用研究。相關(guān)成果發(fā)表在Nano Letters、Biofabrication、Carbohydrate Polymers、Biomaterials Advances等國(guó)際期刊。主持國(guó)家自然科學(xué)基金(青年基金)、黑龍江省優(yōu)秀青年基金、中國(guó)博士后面上基金以及黑龍江省博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目。發(fā)表SCI論文30余篇,以第一/通訊作者發(fā)表SCI論文20余篇,授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利6項(xiàng)。
課題組鏈接: http://homepage.hit.edu.cn/fengcheng
栗洪彬,男,齊齊哈爾大學(xué)輕工與紡織學(xué)院教授,碩士研究生導(dǎo)師,新加坡國(guó)立大學(xué)博士后,哈佛大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者,黑龍江省高層次人才。主要從事纖維基功能復(fù)合材料、靜電紡絲基生物醫(yī)用材料以及纖維素基3D打印創(chuàng)傷敷料和器官芯片的研究。近年來(lái),在Advanced Fiber Materials、Advanced Functional Materials、Cell Reports Physical Science、Aggregate、Nano Letters、Biofabrication、Carbohydrate Polymers、International Journal of Biological Macromolecules等國(guó)內(nèi)外重要期刊發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文30余篇,授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利4項(xiàng),主編教材一部,出版英文書章2篇,F(xiàn)任黑龍江省工業(yè)大麻及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)科主任、紡織工程系主任。
陳瑞深(Tan Swee Ching),新加坡國(guó)立大學(xué)助理教授,本科畢業(yè)于新加坡國(guó)立大學(xué)物理學(xué)院,博士畢業(yè)于于劍橋大學(xué)電子工程學(xué)院,之后前往美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行博士后研究,后任職于新加坡國(guó)立大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。主要從事大氣水收集,海水淡化,以及基于蛋白質(zhì)的太陽(yáng)能電池等方面的研究。近年來(lái),以第一作者和通訊作者在Joule, Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Sci. Adv., Nat. Commun., Chem, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Sci., ACS Nano, Nano Energy等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文近50篇,并獲得多項(xiàng)發(fā)明專利。其研究成果曾被 Forbes, Reuters, MIT Technology Review, Business Insider, Eco-Business, South China Morning Post, Daily Mail, Science Daily,Hong Kong TVB, Yahoo News,Phys.org等報(bào)道。2019年創(chuàng)辦公司Ultra Dry Pte. Ltd.
課題組網(wǎng)站:http://www.dmse.nus.edu.sg/SweeChingGroup/index.html
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