DOI: 10.3389/fbioe.2022.847800

螺旋叶片静电纺丝（SVE）是一种新型的无针静电纺丝，可有效实现纳米纤维的高通量生产。然而，与传统的单针静电纺丝（SNE）相比，由SVE生产的静电纺丝纳米纤维的性能尚未得到充分的探究。本工作对SNE和SVE的比较研究首先通过数值模拟分析其制备机理的差异，然后通过实验分析喷丝头类型对电纺聚己内酯/明胶（PCL/Gel）纳米纤维质量和生物相容性的影响。电场结果预测值与实验数据一致，这表明SVE制备PCL/Gel纳米纤维的产率高于SNE。虽然不同的喷丝头（即针和螺旋叶片）对PCL/Gel纳米纤维的表面化学性质、热稳定性和组成影响不大，但它们对纤维直径分布和力学性能有着很大的影响，其中SVE电纺纳米纤维具有更宽的直径分布和更高的柔软度。此外，经证实SVE-电纺纳米纤维在人类脂肪干细胞（hADSCs）的细胞生长和细胞-纤维相互作用方面显示出良好的生物相容性。综上所述，与传统的SNE相比，SVE-电纺纳米纤维具有高产率、良好的透气性和顺应性等优点，为纳米纤维在生物医学领域（如组织工程、化妆品和医用纺织品）的应用提供了一个简便且有效的平台。

图1.SNE和SVE机理分析：（A）示意图；（B）静电纺丝过程的图片。黄色箭头代表生成的射流。（C）单针和螺旋叶片系统的电场分布；（D）由单针和螺旋叶片喷丝头产生的模拟电场线。

图2.由SNE和SVE生产的PCL/Gel纳米纤维的表征：（A）SEM和纤维直径分布；（B）红外光谱；（C,D）热重和微分热重；（E）XRD和结晶度；（F）应力-应变曲线、杨氏模量、抗拉强度、断裂应变和最大载荷；（G）提出的分子伸长和结晶机制。E表示电场的方向。F和G分别代表作用在射流上的电力和重力。

图3.由SNE和SVE生产的PCL/Gel纳米纤维的生物相容性：（A,B）不同样品上hADSCs的形态和细胞数定量；（C）细胞增殖；（D-F）不同样品上的细胞扩散以及扩散面积和粘附细胞数的量化；（G）细胞活力；（H）细胞-纤维相互作用中整合素-β1的表达。