各种类型的生物材料已被开发和应用于组织修复，其中，纳米纤维/水凝胶复合材料因其在结构和生物功能方面具有良好的组织匹配特性，引起了研究人员的广泛关注。此外，具有可调节力学性能的纳米纤维/水凝胶复合材料，可以模拟不同组织的细胞外基质的微观结构和不同细胞的微环境，因而在组织修复方面具有独特的优势。然而，关于全面总结静电纺丝纳米纤维/水凝胶复合材料作为组织工程支架的综述仍然缺乏。

近日，西北工业大学赵雯副教授团队在期刊《Journal of Materials Science & Technology》上，发表了最新研究成果“Electrospun nanofiber/hydrogel composite materials and their tissue engineering applications”。文章综述了电纺纳米纤维/水凝胶复合材料在组织工程应用中的研究进展，总结了纳米纤维/水凝胶复合材料的几种制备方法和优缺点，并详细介绍了这些纳米纤维/水凝胶复合材料在皮肤、血管、神经、骨和其他组织工程中的应用。最后，提出了纳米纤维/水凝胶支架材料的未来研究方向，为今后在组织修复领域制备功能性纳米纤维/水凝胶复合材料提供参考。

文章总结了纳米纤维/水凝胶复合材料的不同制备方法和其在组织工程中的主要应用，包括电纺纳米纤维层合水凝胶、水凝胶前驱液用作静电纺丝溶液、同轴电纺水凝胶和其他组分、静电纺丝结合3D打印技术、同步电纺/电喷方法和其他方法，主要应用在皮肤组织、血管组织、神经组织、骨组织、心脏等其他组织工程（图1）。

水凝胶作为最常用的组织工程支架形式，具有与软组织相似的高含水量的固有特性和可变的力学性能。通过选择不同组分和交联方法，调整浓度和比值，能够构建出在结构和功能方面满足特定组织修复需求的水凝胶。然而，水凝胶很难模拟细胞外基质中存在的复杂的三维微/纳米纤维结构。相比之下，静电纺丝纳米纤维可以很好地模拟细胞外基质的结构，并且由静电纺丝制备的纳米纤维具有较高的比表面积，还可以灵活地调节纤维的结构和性能。因此，将这两种材料集成的结果是，纳米纤维/水凝胶复合材料同时具有水凝胶的良好性能和纳米纤维的结构优势（优良的力学性能和拓扑线索）。近年来，纳米纤维/水凝胶复合材料在再生医学、组织工程和药物传递等生物医学领域取得了重大进展。

图1：静电纺丝纳米纤维/水凝胶复合材料的制备与组织工程应用。

从Web of Science中检索了1030多篇有关水凝胶、纳米纤维和组织工程的文献，并使用VOSviewer软件对相关数据进行可视化分析。从密度视图中可以看出，纳米纤维/水凝胶复合材料在组织再生中的应用是目前的研究重点和热点（图2A）。从聚类视图结果来看，目前的纳米纤维/水凝胶复合材料主要用于皮肤组织工程、血管组织工程、神经组织工程、骨组织工程、药物传递等领域（图2B）。通过标签视图中的颜色映射分析，纳米纤维水凝胶复合材料在2020年后主要应用于皮肤组织工程领域（图2C）。

图2：（A）密度视图。（B）聚类视图。（C）标签视图。

为了加速组织再生过程，将纳米纤维/水凝胶复合材料与其他生物活性剂结合或者与干细胞治疗相结合，将是一种有效的方法，需要进一步探索。此外，随着生物电、磁和光热疗法的快速发展，将电活性物质和智能反应剂掺入纳米纤维/水凝胶复合材料中以刺激组织再生具有重要的研究价值，未来在组织工程领域将得到长足发展。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.04.015

人物简介：

赵雯，西北工业大学生命学院副教授、博士生导师，目前主要研究方向：生物材料与仿生材料，干细胞与组织工程，纳米递药体系等。近年主持国家重点研发计划项目牵头课题、国家自然科学基金、GF创新TQ项目、陕西省重点研发计划项目、陕西省自然科学基础研究计划项目等科研项目10余项。共发表学术论文70余篇，获授权国家发明专利10余项。