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海藻酸鈉

海藻酸鈉是從海藻植物中提煉的多糖物質(zhì)。海藻酸纖維具有高吸濕成膠性、高透氧性、生物相容性、生物降解吸收性、高離子吸附性等優(yōu)異特性。當(dāng)海藻酸纖維作用于傷口接觸層時(shí)，它與傷口之間相互作用而產(chǎn)生海藻酸鈉、海藻酸鈣凝膠。這種凝膠是親水性的，并且可使氧氣通過(guò)而細(xì)菌不能通過(guò)。與傳統(tǒng)敷料相比，海藻酸敷料吸濕性高，止血性能好，生物相容性好，能促進(jìn)傷口愈合，傷口復(fù)愈后可無(wú)疼痛地揭除。由于海藻酸鈉納米纖維在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值，近幾年來(lái)引起人們的濃厚研究興趣[2]。Nie等[3]通過(guò)在海藻酸鈉水溶液中加入了共溶劑甘油來(lái)實(shí)現(xiàn)單組分海藻酸鈉溶液的靜電紡絲。研究發(fā)現(xiàn)：固定海藻酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，當(dāng)甘油和水的體積比為2∶1時(shí)，靜電紡噴射流變得穩(wěn)定、連續(xù)，制備了平均直徑約為200nm的均勻光滑超細(xì)纖維。由于體系中甘油的高沸點(diǎn)及其與海藻酸鈉分子鏈之間強(qiáng)烈的氫鍵作用，使得射流在拉伸細(xì)化的過(guò)程中，溶劑難以揮發(fā)，纖維難以固化，因此研究者還采用了一種獨(dú)特的收集裝置，即將收集銅網(wǎng)完全浸泡在含CaCl2的乙醇/水凝固浴中，來(lái)達(dá)到萃取紡絲溶劑、固化交聯(lián)海藻酸鈉纖維的目的。謝紅等[4]以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的氯化鈣/無(wú)水乙醇溶液為交聯(lián)劑，分別制備了交聯(lián)時(shí)間為13h和20h的改性鹽酸莫西沙星/聚乙烯醇/海藻酸鈉靜電紡纖維，然后將載藥纖維于pH值為7．4的人工模擬體液中進(jìn)行藥物體外釋放研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著交聯(lián)時(shí)間的增加，藥物釋放速度減慢，且采用氯化鈣/無(wú)水乙醇溶液為交聯(lián)劑改性的聚乙烯醇/海藻酸鈉靜電紡纖維的耐水和溶脹性能良好，將更適合于用作難愈合且有滲出液的傷口的敷料。

天然纖維素

Han等[5]利用纖維素纖維制備雙面仿細(xì)胞外壁支架，以膀胱矩陣為模型，醋酸纖維素為原料，通過(guò)靜電紡絲的方法成功地制備了三維多孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)所的黃勇等[6]制備了羥丙基甲基纖維素磷酸鹽（HPMCP）和紅霉素（erythromycin）的復(fù)合纖維，并且研究了紅霉素在人工胃液和人工腸液內(nèi)的釋放情況，發(fā)現(xiàn)紅霉素在人工腸液內(nèi)的釋放速率比在人工胃液內(nèi)的釋放速率高2.5倍左右。Xu等[7]認(rèn)為：纖維素溶液體系的高溶液黏度及高表面張力不利于纖維素紡絲過(guò)程的連續(xù)與穩(wěn)定，而以1-烯丙基-3-甲基氯咪唑鹽（AMIMC）l作為溶劑，通過(guò)加入共溶劑二甲基亞砜（DMSO），可以大大降低紡絲液的表面張力及黏度，從而使纖維素溶液的靜電紡絲噴射流趨于穩(wěn)定、連續(xù)。DMSO的加入在一定程度上改善了鏈的運(yùn)動(dòng)能力，從而在電場(chǎng)力作用下能得到穩(wěn)定、連續(xù)的噴射流。

明膠

明膠電紡納米纖維可以模擬人體多種組織的細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于生物醫(yī)藥、組織工程等領(lǐng)域，因此明膠電紡納米纖維的研究正受到越來(lái)越多的關(guān)注。Huang等[10]把明膠溶于三氟乙醇（TFE）進(jìn)行靜電紡絲，發(fā)現(xiàn)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%~12.5%之間可順利完成明膠的連續(xù)紡絲，制備的纖維平均直徑分布在100~340nm之間。由于TFE也是聚己內(nèi)酯的良好溶劑，他們還制備了明膠/聚己內(nèi)酯靜電紡纖維，并考察了共混纖維膜作為細(xì)胞組織工程支架的性能。經(jīng)過(guò)材料的細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：明膠的加入提高了聚己內(nèi)酯纖維的親水性，從而共混纖維膜具有良好的細(xì)胞黏附性。Ramakrishna等[11]以TFE為溶劑制備了明膠靜電紡納米纖維后，在保持明膠納米纖維形貌的基礎(chǔ)上，采用戊二醛蒸氣交聯(lián)的方法改善了明膠纖維的耐水性，為明膠纖維真正在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。Rujitanaroj等[12]將明膠溶解在含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的AgNO3納米粒子的乙酸溶液中，制得了平均直徑約為230nm的超細(xì)纖維。經(jīng)戊二醛蒸氣交聯(lián)后，發(fā)現(xiàn)Ag+在模擬體液的環(huán)境中具有較好的緩釋效果。經(jīng)抗菌測(cè)試發(fā)現(xiàn)，含Ag+的明膠靜電紡纖維膜具有良好的抗菌效果，有望應(yīng)用于醫(yī)用創(chuàng)傷敷料。

膠原蛋白

由膠原蛋白靜電紡納米纖維制備的多孔構(gòu)造有利于細(xì)胞的黏附，作為細(xì)胞外基質(zhì)成分可以促進(jìn)細(xì)胞誘導(dǎo)分化。目前，國(guó)外已有較多膠原基醫(yī)學(xué)材料的研究和專利報(bào)道，而國(guó)內(nèi)的研究與臨床應(yīng)用還處于起步階段。Bowlin等[13]使用六氟異丙醇（HFIP）作為溶劑，將膠原蛋白通過(guò)靜電紡絲，首次制備了膠原蛋白納米纖維。Yung等[14]以TFE和HFIP作為混合溶劑，將膠原蛋白和黏多糖（glycosaminoglycan，GAG）的共混溶液進(jìn)行靜電紡絲，制備了膠原蛋白/GAG復(fù)合納米纖維膜。通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：膠原蛋白的引入有效地提高了細(xì)胞在GAG上的黏附性，制備的靜電紡納米纖維膜有望在未來(lái)組織工程支架上得到應(yīng)用。Feijen等[15]把膠原蛋白和聚環(huán)氧乙烯溶解在鹽酸/水混合溶劑中進(jìn)行靜電紡絲，得到了膠原蛋白/聚環(huán)氧乙烯共混納米纖維膜，并使用1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳化二亞胺鹽酸鹽（EDC）和N-羧基琥珀酰亞胺（NHS）作為交聯(lián)劑制備出具有良好抗水性能的膠原蛋白纖維，該材料在人造血管方面展示了很好的應(yīng)用潛力。Min等[16]用戊二醛交聯(lián)膠原蛋白制備出靜電紡納米纖維，并研究其對(duì)生物體傷口早期愈合方面的影響，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白纖維膜由于具備多孔隙、高比表面積等特點(diǎn)，特別有利于細(xì)胞黏附、生長(zhǎng)和繁殖。實(shí)驗(yàn)鼠傷口愈合試驗(yàn)表明：膠原蛋白纖維特有的結(jié)構(gòu)能有效地促進(jìn)傷口愈合速度，證明了靜電紡絲工藝在制備新型生物材料方面的優(yōu)勢(shì)。

甲殼素和殼聚糖

靳鈺[18]利用靜電紡絲法制備了殼聚糖/羥基磷灰石復(fù)合納米纖維膜，通過(guò)共混和原位礦化沉積的方法將羥基磷灰石負(fù)載于殼聚糖纖維表面。研究發(fā)現(xiàn)：采用共混方法時(shí)，羥基磷灰石的加入增加了纖維膜的剛性，但是更高含量的羥基磷灰石會(huì)導(dǎo)致納米顆粒在纖維中的團(tuán)聚，從而導(dǎo)致材料容易發(fā)生斷裂。細(xì)胞毒性試驗(yàn)（MTT法）表明：殼聚糖/羥基磷灰石纖維對(duì)小鼠成纖維細(xì)胞（L929）沒(méi)有毒性，細(xì)胞在紡絲支架上培育48h后，發(fā)現(xiàn)與纖維膜黏附緊密，生長(zhǎng)狀況良好。陳宗剛[19]以體積比為9/1的HFIP/TFE為混合溶劑，制備出了膠原蛋白/殼聚糖靜電紡納米纖維。通過(guò)戊二醛蒸氣對(duì)膠原蛋白/殼聚糖共混靜電紡纖維膜進(jìn)行交聯(lián)后，發(fā)現(xiàn)纖維膜的平均斷裂強(qiáng)度都有不同程度的提高，平均斷裂延伸度有所減小。從細(xì)胞黏附、增殖、細(xì)胞形態(tài)等方面對(duì)小鼠的心肌主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞與膠原蛋白/殼聚糖靜電紡纖維材料的細(xì)胞相容性進(jìn)行了研究，并將其與蓋玻片及細(xì)胞培養(yǎng)板的細(xì)胞相容性做了比較，發(fā)現(xiàn)靜電紡殼聚糖、質(zhì)量比2∶8的殼聚糖/膠原蛋白、質(zhì)量比5∶5的殼聚糖/膠原蛋白纖維膜的細(xì)胞黏附量和細(xì)胞增殖情況都比細(xì)胞培養(yǎng)板上的強(qiáng)。這為開(kāi)展組織工程化人工器官的研究以及臨床應(yīng)用提供了重要的試驗(yàn)依據(jù)。

本文作者：賴明河陳向標(biāo)陳海宏作者單位：揭陽(yáng)市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所