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综述汇总:纳米纤维在生物医用领域的挑战和应用前景
2021/1/24 9:42:03 易丝帮

1.Acta Biomater.:综述:静电纺丝原位合成含二氧化硅的磷酸钙生物陶瓷及其在骨组织工程中的应用

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➣骨组织工程(BTE)领域的研究重点主要集中在修复那些无法通过自然愈合过程修复的大面积骨缺损。

➣静电纺丝工艺可以通过在电场下拉伸粘弹性溶液来再现骨ECM的纤维结构。通过这种方法,可以生产具有可调节化学成分的纳米/微米级纤维。

➣通过静电纺丝制备二氧化硅、生物活性玻璃和磷酸钙等生物活性陶瓷,可以获得满足BTE应用的良好性能。

➣介绍了生物陶瓷基纤维的原位合成和同步静电纺丝,并对每种材料的使用原因及其生物活性进行了分析。从理论和实践两方面,对这些材料的合成和静电纺丝制备进行了详细阐述。最后,对使用这种无机纤维的不同系统的体外和体内生物活性进行了研究。

DOI: 10.1016/j.actbio.2020.12.032


2.Mater. Sci. Eng. C:静电纺丝超细聚合物纤维与生物活性陶瓷杂化物,用于骨组织再生

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➣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。

➣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。

DOI: 10.1016/j.msec.2020.111853


3. Bio-des. Manuf.:3D打印制备用于血管再生的组织工程支架

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➣3D打印的最新进展有助于制备出符合要求的血管支架,为组织血管化提供了广阔的前景。本文综述了血管支架的制备方法、印刷材料和制备工艺的研究现状,并讨论了各种方法的优点和应用领域。

➣特别强调了基于支架的组织工程方法对血管再生的意义和重要性。详细讨论了印刷材料和制备过程。重点关注3D打印技术和传统制备工艺(包括铸造、静电纺丝和类似乐高积木的构建方法),并以相关研究为例进行说明。接下来,讨论了血管支架向临床应用的转化。

➣此外,还提出了组织工程血管支架3D打印的四个趋势,包括机器学习、近红外光聚合、4D打印以及自组装和3D打印的组合。

DOI: 10.1007/s42242-020-00109-0


4.ACS Appl. Mater. Interfaces:新型纳米纤维的同轴静电纺丝制备及其应用

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➣随着科学、技术和工业领域对于高表面积、多孔纳米纤维垫的兴趣日益高涨,静电纺丝已成为一种生产适用于生物医学、能源和环境应用的纤维组件的常用方法。然而,并不是所有前躯体溶液或复杂的几何构型都可以使用传统单喷嘴装置轻易地制备出来。

➣研究人员已开发出一种同轴静电纺丝技术,它是静电纺丝的改良版,其特征是配备有同轴定向双喷嘴。本文首先介绍了两种前体溶液同时静电纺丝的机理以及制备连续纤维需要优化的操作参数。

➣将讨论如何对同轴静电纺丝工艺进行改进,使之能够制备出具有改善性能的均一纤维,此外,还探讨了如何由“不可纺前体”制备出中空功能化纤维。

➣作者阐述了同轴电纺纳米纤维在不同领域的应用实例。最后,就同轴静电纺丝的当前局限性和挑战进行了讨论。

DOI: 10.1021/acsami.0c17706


5.Eur. Polym. J.:静电纺丝和3D/4D打印技术制备新型PVP基生物医学产品

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➣随着生物医学技术的不断进步,未来派生物材料的应用范围受到限制,现有的聚合物迎来了新的发展势头。与其他合成聚合物不同,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有生物活性、水溶性、无毒、耐温、pH稳定、可生物降解和生物相容性。

➣本文综述了PVP在多学科生物医学产品设计中的应用。详细介绍了PVP基纳米复合材料在多种生物医学植入物(骨科、牙科、阴道和乳腺)、再生工程(神经、心脏和胰腺组织)、眼科、伤口敷料、治疗学等重要研究领域中的使用情况。

➣重点介绍了如何通过新兴、可持续、高成本效益的3D和4D打印技术制备新型PVP生物医学产品。从生物医学科学家的角度分析了PVP在设计生物吸附装置方面的当前挑战和未来前景。

DOI:10.1016/j.eurpolymj.2020.109919


6.Advanced Therapeutics:静电纺丝纤维膜的“两面性”及其医学应用

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➣上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所崔文国教授团队对静电纺微纳米纤维支架在促进和抑制细胞生长、分裂、迁移等方面进行系统综述。

➣探讨微纳米纤维在促进组织再生、血管化方面,以及抑制瘢痕、肿瘤生长、预防组织粘连等“复杂对立”生物过程中发挥的调控作用。

➣本综述根据机体生理病理环境的复杂需求,也对集生物促进和抑制作用为一体的多功能静电纺纤维膜进行了讨论,并提出了多种设想假设。

➣电纺纤维具有促进或抑制的双面功能、成分结构多样、尺寸可调、比表面积大等优点,从人体的病理生理机制出发,对静电纺纤维进行的功能化,从而达到适应机体复杂内环境和综合性治疗的效果。

DOI:10.1002/adtp.202000096


7. J. Control. Release:【熔融静电纺丝】综述:“快速溶解”电纺纳米纤维基药物输送系统的设计和开发

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➣电纺纳米纤维基给药系统由于具有较高的比表面积、可调节的孔隙率、机械耐久性、为药物包封提供了兼容的环境、生物相容性、高载药量和可定制的释放特性,在可控缓释方面显示出巨大的进步。

➣水溶性差的药物剂型通常面临着数个挑战,包括在短时间内完全溶解并实现最大的疗效,尤其是通过口服给药。在这种情况下,可以通过结合电纺纳米纤维的有益特性来解决与水溶性差的药物剂型相关的挑战。

➣本综述描述了利用多种聚合物、药物分子和包封方法制备基于静电纺丝纳米纤维的“快速溶解”药物输送系统方面的主要进展,侧重于口服给药。

➣强调了当前所面临的科学挑战,并对未来的发展方向进行了展望。

DOI:10.1016/j.jconrel.2020.07.038


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