简要介绍

人体内细胞外基质（ECM）本质上是由蛋白和糖氨聚糖复合而成的纳米纤维凝胶网络，纤维直径通常为50-300 nm[1]，人体的大多数组织就是细胞镶嵌在这些纳米纤维凝胶网络中。组织工程中细胞支架就是对细胞外基质结构的模仿，进而起到细胞外基质的作用。研究表明，纳米材料对细胞行为有显著影响。纳米级支架（如纳米纤维）[2]更大的表面积有利于吸附更多的蛋白质，能够为细胞膜上的受体提供更多的黏附位点。吸附的蛋白质也可通过改变构象暴露更多隐蔽的黏附位点，从而有利于细胞黏附和增长。

静电纺纳米纤维作为一种组织工程支架材料在模拟天然 ECM 中具有广泛应用，这是因为静电纺纳米纤维能够仿生ECM的组分和结构，并且其纳米级尺寸与ECM 相一致。具体来说，从组分方面，不同种类的合成或天然聚合物已经被用于静电纺丝，如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚己内酯（PCL）及其共聚物和天然高分子材料，如胶原、明胶、纤维蛋白、蚕丝、蜘蛛丝等天然蛋白质和壳聚糖、透明质酸、纤维素等多糖类材料[3,4]。其中，PCL是一种人工合成高分子聚合物，具有机械强度高、柔韧性佳、生物安全性好及可生物降解等特点，是经美国食品药品监督管理局（FDA）批准可安全用于人体的化工材料，已被广泛应用于组织工程领域[5]. 静电纺丝PCL纳米纤维支架能够仿生模拟细胞外基质多孔隙的立体结构，为种子细胞的粘附、生长、增殖和分化等生理活动提供适宜的局部微环境[6]。对同一种材料又可以控制得到纤维无规排列，或不同程度平行排列的表面结构，以及层与层之间无规，或平行，或十字交错叠加等三维结构，纳米纤维的取向排列可以引导细胞沿纤维取向增殖[7]。

静电纺丝纳米纤维材料是一种具有多种应用前景的纳米纤维材料，它在血管、软骨、骨、神经等组织工程领域的应用被人们熟知并研究[8]。例如，电纺纳米纤维已被广泛用于制备神经支架[9，10]，特别是单轴取向排列的纳米纤维能够模拟神经组织的 ECM 微环境，引导细胞取向排列和神经轴突的延伸（图 1b）[10]。

图1 神经干细胞（NSC） 在随机（a）和单轴取向 （b）PLA 纳米纤维上生长形貌的扫描电镜（左）和荧光显微（右）照片[10] 。

血管疾病的发病率较高，其主要的治疗手段为血管移植。血管疾病的外科治疗领域，始终存在着对小口径（内径<6mm）血管移植物的迫切需求。目前组织工程管状支架的研究重点是利用不同的制备技术形成微、纳米级纤维组成的管状支架，在此过程中，材料决定着支架的基础性能。同时，所采用的制备方法对支架的结构形态、孔隙率、力学性能都有直接的影响，从而间接地影响到细胞在支架上的黏附、生长、增殖及分化[11]。上海交通大学医学院附属瑞金医院赵强教授、叶晓峰副教授团队与东华大学纤维材料改性国家重点实验室的游正伟教授团队[12]将雷帕霉素（Rapamycin, RM）复合到静电纺PCL纳米纤维，进而和脱细胞血管结合，制备了载药小口径复合组织工程血管（RM-HTEV）（图2），保持HTEV良好性能的同时，实现局部有效给药，赋予其更好的血管综合修复效能。

图2 载药小口径复合组织工程血管的设计示意图[12]。

产品分类

细胞培养载体

静电纺丝纳米纤维纤维膜支架和三维细胞培养板支架由具有高孔隙和生物相容性的纳米纤维网络组成。纤维网络提供了一种环境，可以有效地模仿细胞在其原生组织中体验的复杂环境。与传统的2D单层培养基相比，这些网络中的细胞可以在3D环境中增殖和与其它细胞相互作用。我们所提供的支架具有 ≥100 μm的深度，该厚度不仅能提供足够的满足细胞3D形态和行为的空间，且能保持便于诸如标准光、荧光显微镜等分析方法的特性。

管状支架

静电纺纳米纤维管状支架的制备是利用静电纺丝技术，通过不同口径的旋转轴心收集装置[13]得到定向排列或随机排列的纳米纤维管，以开发一种能模仿血管形态和力学性能的管状支架结构。常用制备方法包括单纺、共混静电纺、同轴静电纺等。此外还有一些针对特定应用提出的特殊制备方法，如利用热致相分离技术制备小口径纳米纤维管状支架（见产品图[14]）。

参考文献

[1] Piez KA, (1984). Molecular and aggregate structures of the collagen.New York:Elsevier,1-35.

[2] Stevens, M. M. (2005). Exploring and Engineering the Cell Surface Interface. Science, 310(5751), 1135–1138.

[3] Yoshimoto, H., Shin, Y. M., Terai, H., et al. (2003). Biomaterials, 24(12), 2077–2082.

[4] Min, B.-M., Lee, S. W., Lim, J. N., et al. (2004). Polymer, 45(21), 7137–7142.

[5] Vuyiswa J. Mkhabela and Suprakas Sinha Ray. (2014). Journal of Nanoscience and Nanotechnology,14(1), 535–545.

[6] Tarun Garg,* Onkar Singh, Saahil Arora & R.S.R. Murthy. (2012). Critical Reviews™ in Therapeutic Drug Carrier Systems, 29(1), 1–63.

[7] Xu, C. (2004). Biomaterials, 25(5), 877–886.

[8] Ding, J., Zhang, J., Li, J. et al. (2019). Progress in Polymer Science, 90, 1-34.

[9] ] Xie, J. W., MacEwan, M. R., Xia, Y. N. et al. (2010). Nanoscale, 2 (1), 35.

[10] Yang , F., Murugan R., Wang S., Ramakrishna S. (2005). Biomaterials, 26, 2603–2610.

[11] 小口径人工血管支架材料：问题与前景。（2014）中国组织工程研究 第 18 卷 第 3 期 。

[12] Yang, Y., Dong, L., Zou. H. X., et al. (2019). Acta Biomaterialia, 97, 321-332.

[13] http://www.espun.cn/Manufacturer/Detail?pId=51

[14] 莫秀梅, 朱同贺等. 一种热致相分离纳米纤维管状支架及其制备方法[P] 106075594，2016.11.09.