专栏名称: 高分子科技

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哈工大程凤/齐大栗洪彬/新国大Tan Swee Ching团队 AFM：基于静电纺丝技术的组织修复支架

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-12-04 12:58

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在生物医学研究领域，开发具备生物降解性、生物相容性以及能够模拟特定组织机械特性的支架材料，对于有效促进组织修复至关重要。然而，损伤组织的微环境通常受到破坏，导致自然愈合过程受到显著影响。此外，如何实现高效的新组织再生仍是亟待解决的重大挑战。在此背景下，确保所使用材料的安全降解成为另一个必须克服的难题。静电纺丝纳米纤维平台（ENPs）作为一种先进的支架材料，主要由微纳米纤维构成，形成复杂的三维多孔结构。这一独特的结构设计使得能够精确调控支架的表面特性、内部微观结构以及物理化学性质，从而显著增强支架在组织修复和再生中的支持作用。更重要的是，ENPs能够有效模拟天然细胞外基质，提供有利于细胞黏附、增殖和分化的微环境，这进一步突显了其在生物医学应用中的巨大潜力。因此，ENPs不仅在结构上具备多样性和可调性，而且在功能上能为组织修复提供全面支持，展现出广泛的应用前景。

基于此，齐齐哈尔大学栗洪彬教授团队于2024年11月26日在《Advanced Functional Materials》上发表综述文章《Recent Progress in Biomedical Scaffold Fabricated via Electrospinning: Design, Fabrication and Tissue Engineering Application》，综述了近年来基于静电纺丝技术的生物医学支架在组织修复领域的应用研究进展。

静电纺丝技术作为一种重要的制造策略，能够通过构建微/纳米纤维平台模拟细胞外基质（ECM）结构，为组织工程的修复与再生提供理想的支架材料。近年来，随着设备设计与材料研发的不断进步，静电纺丝纳米纤维平台（ENPs）从单针静电纺丝技术发展至多针及三维静电纺丝系统，实现了结构复杂化与功能多样化的突破。ENPs广泛应用于药物/细胞/生长因子释放、抗菌抗炎、止血、伤口愈合及组织修复等领域，尤其在骨骼、软骨、肌腱、心肌及神经组织修复中表现出优异性能。这得益于生物活性聚合物的创新设计、多样化的结构构建及针对不同组织需求的精准调控。然而，ENPs在材料选择、生物降解机制优化、生物活化策略设计及制造技术标准化等方面仍面临重大挑战，尤其在实际应用中的可控性、力学性能及长期生物相容性亟待进一步提升。未来研究应注重从材料设计到制造工艺的全流程优化，推动智能化、可控化、多功能化的支架开发，并强化临床转化研究，以推动ENPs在组织修复与再生中的广泛应用，为再生医学提供坚实的理论基础和技术支持。

图1. 基于静电纺丝技术的生物医学支架在组织工程中的应用

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202406950

作者简介：

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程凤，哈尔滨工业大学化工与化学学院副教授，硕士生导师。2018年至2019年在哈佛医学院进行博士联合培养。主要从事新型生物医用功能材料的研发及应用研究，重点涉及3D打印在器官芯片、创伤敷料等领域的应用以及多功能化医用敷料的设计、制备与应用研究。相关成果发表在Nano Letters、Biofabrication、Carbohydrate Polymers、Biomaterials Advances等国际期刊。主持国家自然科学基金（青年基金）、黑龙江省优秀青年基金、中国博士后面上基金以及黑龙江省博士后科学基金等项目。发表SCI论文30余篇，以第一/通讯作者发表SCI论文20余篇，授权中国发明专利6项。

课题组链接：

http://homepage.hit.edu.cn/fengcheng

栗洪彬，男，齐齐哈尔大学轻工与纺织学院教授，硕士研究生导师，新加坡国立大学博士后，哈佛大学访问学者，黑龙江省高层次人才。主要从事纤维基功能复合材料、静电纺丝基生物医用材料以及纤维素基3D打印创伤敷料和器官芯片的研究。近年来，在Advanced Fiber Materials、Advanced Functional Materials、Cell Reports Physical Science、Aggregate、Nano Letters、Biofabrication、Carbohydrate Polymers、International Journal of Biological Macromolecules等国内外重要期刊发表SCI学术论文30余篇，授权中国发明专利4项，主编教材一部，出版英文书章2篇。现任黑龙江省工业大麻及制品质量监督检验中心检验科主任、纺织工程系主任。

陈瑞深（Tan Swee Ching），新加坡国立大学助理教授，本科毕业于新加坡国立大学物理学院，博士毕业于于剑桥大学电子工程学院，之后前往美国麻省理工学院进行博士后研究，后任职于新加坡国立大学材料科学与工程学院。主要从事大气水收集，海水淡化，以及基于蛋白质的太阳能电池等方面的研究。近年来，以第一作者和通讯作者在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等学术期刊上发表论文近50篇，并获得多项发明专利。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等报道。2019年创办公司Ultra Dry Pte. Ltd.

课题组网站：

http://www.dmse.nus.edu.sg/SweeChingGroup/index.html

苏大李战雄、NTU魏磊和NUS Tan Swee Ching教授 Small：一种多功能类“三明治”结构的超吸湿MOF制冷服装

南通大学马岩、严雪峰/新加坡国立大学Tan Swee Ching、张松林 AFM：仿生多功能刺割防护纺织品

苏大李战雄教授、新加坡国立大学Tan Swee Ching教授 ACS Nano：重氮自由基羧基化多功能MOF@织物的制备及应用

苏大李战雄教授、新加坡国立大学Tan Swee Ching教授 CEJ：重氮自由基聚合策略制备多级糙化结构可调的多功能超疏水织物

浙大成少安和新加坡国立大学Tan Swee Ching等 Nano energy：生物复合水凝胶为吸收体的多热源驱动的界面蒸发

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