DOI: 10.1016/j.msec.2020.111853

静电纺丝超细聚合物纤维与生物活性陶瓷杂化物由于其具有在纳米生物界面上调节结构与性能关系的独特且通用能力，而在许多生物医学领域得到了广泛的应用。这些有机-无机杂化纤维即使在单独使用前驱体时也能发挥协同作用，这在其他方面是罕见的，例如聚合物的生物活性和生物活性陶瓷的刚度-韧性平衡。在此，作者介绍了电纺超细聚合物纤维与生物活性陶瓷杂化物的最新研究进展，重点在于其骨组织再生能力。本文综述了生物活性陶瓷的制备方法，特别是纳米羟基磷灰石（nano-HA）和生物活性玻璃（BG）的制备，它们是骨再生陶瓷的研究热点。本文涵盖了骨的解剖和力学特性以及基本的组织-支架相互作用机制。从技术角度、制备策略、工艺变量、表征方法和生物学要求（体外和体内性能）等方面详细讨论了电纺超细纤维的工艺-结构-性能关系。最后，本文重点介绍了其主要挑战和未来前景，为下一代骨组织工程杂化材料铺平了道路。

图1.置于生理环境中时，生物活性玻璃表面发生的化学和生物转化的示意图。

图2.与骨骼相关的细胞类型示意图。

图3.用于生产聚合物基、生物活性陶瓷填充超细纤维的通用静电纺丝设备的示意图，其中涉及（a）聚合物/陶瓷纤维的制备，（b）注射泵，（c）注射器，（d）高压发生器，和（e）接地收集器。

图4.决定静电纺丝工艺结果的参数示意图。

图5.泰勒锥形成的示意图：（i）球形液滴的形成，（ii）在聚合物溶液中产生电荷，（iii）泰勒锥的形成，以及（iv）溶剂蒸发时，由“鞭打不稳定性”状态形成聚合物纤维。

图6.（a）PHB基电纺聚合物超细纤维，以及（b）PHB/羟基磷灰石电纺聚合物超细纤维的SEM显微照片。（c）含羟基磷灰石的PBAT基电纺聚合物超细纤维的TEM显微照片。（d）PLLA和（e）PLLA-BG的SEM显微照片。（f）由PBAT/聚吡咯制备的电纺共混物显示存在小珠（红色箭头）。

图7.（a）体外细胞培养显示，培养14天后矿化结节形成。（a.1）PCL，（a.2）PCL/nHAp（20％）。（b）在（b.1）PHB/PCL和（b.2）PHB/PCL/BG支架上培养8小时的MG-63成骨样细胞的共聚焦激光扫描显微镜图像。（c）体外细胞粘附示意图。（d）（d.1）PBAT和（d.2）PBAT/PPy/nHap的SEM显微照片，显示附着在支架表面的MG-63细胞（涂成蓝色）。比例尺=10μm。

图8.（a.1-a.4）代表性图像显示用软组织薄层包裹的支架。（a.5和a.6）用Masson三色染色（MTS）进行组织染色；黑色箭头表示血管结构。（b）植入4周后的骨修复组织切片（2x）显示线性闭合（箭头），仅适用于PCL/nHAp（5％）治疗组。（b.1）PCL，（b.2）PCL/nHA（5％）和（b.3）PCL/nHA（20％）支架。（c.1和c.2）皮下植入物的代表性图像。治疗60天后大鼠皮下组织的组织学分析：（c.3和c.4）纯膜和（c.5和c.6）含HA的膜。（d.1）形成大鼠颅骨临界尺寸缺损，（a.2）未植入支架的缺损和（a.3）植入支架8周后的缺损。研究8周后的多层螺旋计算机断层扫描图像：（d.4）对照，（d.5）PLLA，（d.6）PLLA/HA，（d.7）PLLA/BG，（d.8）PLLA/BG/HA。缺损的光学显微照片：（d.9和d.14）对照，（d.10和d.15）PLLA，（d.11和d.16）PLLA/HA，（d.12和d.17）PLLA/BG，（d.13和d.18）PLLA/BG/HA。（d.9至d.13）10和（d.14至d.18）的放大。