研究背景：

静电纺丝是一种简单、通用的方法，它利用静电力生产微到纳米范围内的纤维，使用从天然生物聚合物到合成材料的各种材料。基本静电纺丝装置的变化可用于生产具有各种形态和功能特性的纤维，有利于特定应用。此外，利用天然存在的多糖制成的电纺丝纤维由于其生物特性和可持续来源而引起了人们的广泛关注。

主要内容：

美国阿拉巴马大学孔令焱副教授和扬州大学李松南助理研究员合作发表综述，简要讨论了各种静电纺丝装置，以及它们在纤维形态特性之间的密切关系。深入地讨论了由多糖制成的电纺纤维；特别是海藻酸盐、纤维素、几丁质和壳聚糖、淀粉、普鲁兰多糖、透明质酸、葡聚糖和果聚糖等；重点讨论了这些材料目前的研究方向。此外，还介绍了目前提高这些多糖电可纺性的方法。相关研究内容以“Recent advances in electrospinning of nanofibers from bio-based carbohydrate polymers and their applications”为题目，发表在国际顶级期刊《Trends in Food Science & Technology》上。

主要发现与结论：

通过对静电纺丝工艺和纺丝液的优化，可以使静电纺丝纤维具有特定的性能。然而，在静电纺丝工艺能够成功地在工业或商业水平上扩大规模之前，确定一种提高纤维产量的有效方法是很重要的，通常在多糖的情况下，增加电纺丝的可纺性。特别是生物聚合物纤维，由于其生物可降解性和相容性，在生物医学领域显示出很高的潜力。

图1 (A)典型干式静电纺丝；(B)湿法静电纺丝；(C)同轴静电纺丝；(D)气泡式静电纺丝装置示意图。

图2 (A)海藻酸盐的化学结构；(B) Nie等人（2008）电纺丝海藻酸盐纳米纤维。

图3  （A）纤维素；（B）醋酸纤维素和（C）电纺醋酸纤维素纳米纤维的分子结构。

图4  (A)甲壳素；(B)壳聚糖；(C) CS/PEO共混物静电纺纤维的场发射扫描电镜(SEM)图像和尺寸分布。

图5 （A） 直链淀粉和支链淀粉的化学结构；静电纺丝（B）辛烯基琥珀酸改性淀粉/普鲁兰多糖纳米纤维和（C）甲酸溶液中的直链淀粉-支链淀粉纤维的图像。

图6  （A）普鲁兰多糖的化学结构；（B）从普鲁兰多糖溶液中静电纺丝普鲁兰多糖纤维的平均直径和尺寸分布，不同类型和浓度的盐显示在各自的SEM图像中。

图7 (A)透明质酸的化学结构和(B)静电纺透明质酸纳米纤维在不同NaOH/DMF体积比和聚合物浓度下的SEM图像。

图8 (A)右旋糖酐的化学结构和(B)静电纺聚氨酯-右旋糖酐纳米纤维的SEM图像。

结论与未来研究

如本综述所述，电纺技术是生产微纳米级纤维的通用且经济的方法。这些电纺纤维具有优异的机械性能、高比表面积和高孔隙率等优势，使其在组织工程、环境过滤、伤口敷料、能源应用、防护纺织品和药物递送等多种功能性领域中成为理想选择。调整电纺工艺参数是控制最终纤维形态的有效方法，此外，采用同轴电纺等不同的电纺配置也可将纤维形态定制为预期功能所需的结构。目前，为解决电纺生产效率低的问题，已对多射流（针式或无针式）电纺技术进行了研究。

可再生纤维持续吸引着研究关注。因此，本综述探讨了藻酸盐、纤维素及其衍生物、淀粉、甲壳素与壳聚糖、普鲁兰多糖、透明质酸、葡聚糖和果聚糖等生物基碳水化合物聚合物的电纺工艺。这些多糖不仅通过可再生和可持续的来源降低了环境影响，还具有生物降解性和生物相容性，因此在各种生物医学应用中展现出卓越的潜力。尽管这些多糖具有优异的特性，但许多多糖的可纺性较差，成功电纺往往需要使用有毒溶剂、助溶剂或共纺聚合物。

未来关于多糖电纺的研究应聚焦于进一步明确不同参数与纤维形态之间的关系，优化纤维特性（如结构完整性、抗菌性能、润湿性等），以及实现电纺纤维的规模化生产。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.01.003