DOI: 10.1021/acsami.0c12410
功能性聚合物微纤维/纳米纤维是非常有前途的结构材料，在生物医学领域具有潜在的应用前景。在生产聚合物纤维的各种技术中，纺丝法得到了广泛的关注。在本文中，研究者综述了通过纺丝技术设计生物医学应用微纤维和纳米纤维平台的最新进展。尤其，重点介绍了静电纺丝、溶液吹纺、离心纺丝和微流控纺丝方法。具体而言，首先介绍这些纺丝方法的基本原理，然后重点介绍这种微纳米结构纤维在药物输送、组织工程、再生医学、疾病建模和传感/生物传感方面的潜在生物医学应用。最后，本文概述了聚合物纤维在生物医学实际应用中所面临的当前挑战和未来前景。
图1.（a）发表文章的数量和（b）每年被引用的数量。
图2.不同形态电纺纳米纤维的SEM图像：（a）多孔纳米纤维；（b）定向纳米纤维；（c）图案化纳米纤维；（d）核壳纳米纤维；（e）中空纳米纤维；（f）螺旋纳米纤维；（g）纳米带；（h）纳米纤维纱线；（i）纳米针。
图3.不同静电纺丝装置的示意图：（a）溶液静电纺丝；（b）熔融静电纺丝；（c）近场静电纺丝；（d）磁性辅助静电纺丝；（e）同轴静电纺丝；（f）旋转电极丝静电纺丝。
图4.多针排列（a），由Yflow®开发的工业多喷嘴静电纺丝机（b），基于多喷嘴装置的注射照片（c），收集的电纺非织造布照片（d）。
图5.（a）无喷嘴静电纺丝装置的示意图，其中喷丝头的形状表示在右上角；（b）线性水槽喷丝头纺丝过程的照片，插入图像：多次喷射形成的放大图像；（c）Elmarco Inc.开发的Nanospider NS 8S1600U工业机器的照片。
图6.用于纤维制备的溶液吹纺（SBS）设备的示意图。（a）输液泵；（b）加压气体；（c）压力表；（d）喷嘴；（e）离开喷嘴并被引导至收集器（f）的聚合物纳米纤维；（g）沉积在收集器上的纳米纤维垫，（h）原位沉积的纳米纤维垫。在（d）中还显示了喷嘴的放大横截面视图，显示了内部（聚合物溶液通过其流动）和外部（加压空气通过其流动）喷嘴以及溶液锥和纤维。
图7.（a）旋转喷射纺丝装置的示意图；（b）通过RJS形成纤维机理的示意图，包括三个主要阶段：（i）喷射起始，（ii）喷射延伸和（iii）溶剂蒸发。
图8.（a）微流体纺丝芯片装置的示意图；（b）通过（i）光聚合的纤维固化方法的示意图；（ii）离子交联；（iii）化学交联和（iv）溶剂交换。
图9.同轴溶液吹纺的示意图（a）；核-壳纳米纤维的SEM（b）和TEM（c）图像；负载在核-壳纳米纤维不同直径核中的BSA蛋白的释放曲线（d）；bFGF从核-壳纳米纤维垫上的释放曲线，其中右Y轴表示bFGF释放，左Y轴对应于细胞培养14天期间bFGF的累积释放（e）。
图10.低温SBS工艺示意图，原位喷涂冰微球并随后压制成具有互连孔的支架（A）；未经压缩的棉絮状结构（B）；具有大的互连孔的支架（C）（支架直径为16mm，分段并打开，右图），以及使用冰微球体制成的支架（D）。
图11.支架的SEM图像（a）；照片显示在吸水之前（b）和吸水之后（c）的支架形状；在支架上接种3天（d）和7天（e）的软骨细胞的荧光显微照片，其中活细胞和死细胞分别用绿色和红色标识；培养3天（f）和7天（g）的软骨细胞的SEM图像；手术后12周未治疗（h）和治疗（k）的软骨关节照片；缺陷部位的组织学分析，用箭头和虚线表示（OC：原始软骨组织；RC：修复的软骨组织）；用Safranin O-fast green（未处理（i）和经处理（l））以及苏木精和曙红（未处理（j）和经处理（m））染色。
图12.纳米纤维神经导管的制备及其在体外和体内研究中的应用示意图（a）；纳米纤维支架的横截面（b）以及外表面（c）和内表面（d）的SEM图像。
图13.熔融电写的示意图（a）；从顶部和侧面观察获得的预制支架的照片（b）；边长为400µm且有20个堆叠层的六角形电池的立体（左）和扫描电子显微镜（SEM）（右）图像（c）；iPSC-CM在纳米纤维支架上的体外培养（d）；支架的体外可注射性试验（e）及其注射后的图像（f）；通过微创法在跳动的猪心脏上植入心脏补片（g）。
图14.（a）手持式静电纺丝设备的图像，（b）纤维敷料在伤口部位的原位静电纺丝，（c）纤维敷料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性。（d）未治疗以及经玉米蛋白/PEO和玉米蛋白/PEO/TEO纳米纤维敷料处理后，伤口在0、3、7和11天的愈合情况。
图15.集成到用于制备石墨烯电活性微纤维支架的3D打印系统微流体纺丝的示意图。通过水热还原获得rGO微纤维支架。通过在支架上接种和培养人神经母细胞瘤细胞系（SH-SY5Y），制备3D细胞构建体。
图16.（a）结合有聚（甲基丙烯酸甲酯）微珠的电纺聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维的SEM显微照片；（b）纳米纤维/微珠压力传感器的图像。（c）集成在面罩中的压力传感器的照片，（d）在患者放松和运动期间，传感器根据呼吸强度的实时响应。（e）使用商用胶带固定在人体颈部皮肤上的压力传感器的照片。（f）脉搏检测期间传感器的实时响应，其中插图对应于单个脉搏波的典型曲线。
