导语
短短2周, 4 篇静电纺丝领域重磅成果相继发表《Nature Communications》。四大成果分属柔性传感、脑肿瘤时序免疫治疗、储能电介质、可降解空气过滤四大完全不同应用领域。本期内容,易丝帮深度梳理这4篇顶刊论文,看看静电纺丝技术究竟如何在多元化的应用场景中持续突破创新。
1、首尔国立大学Tae-Woo Lee:铜网辅助静电纺丝设计仿生人工蜘蛛网,实现高性能柔性压力传感与人机交互


➣挑战:柔性压力传感器是物联网系统中用于监测环境与生理信号的核心元器件。但目前难以同时实现高灵敏度、快速响应速度与优异机械耐久性能,根源在于缺少能够兼顾传感性能与结构稳定性的精细结构设计。
➣静电纺丝创新方案:首尔国立大学Tae-Woo Lee团队采用铜网辅助静电纺丝技术,以可生物降解聚乳酸为原料制备出多尺度人工蛛网膜结构(MASW)。与传统平板收集器不同,铜网的导电线路会引导纤维优先沉积,形成类似蜘蛛网的分级结构。该结构形成纳米纤维网络,可高效传递应力并提升力学稳定性。
➣创新点1:制得的压力传感器兼具 39.85[kPa]−1的高灵敏度、42 ms的快速响应特性,且可承受 6000 次加载循环,耐久性能优异;依托神经网络辅助,该传感器能够稳定、多场景地实时采集脉搏、呼吸、发声等多种生理信号。
➣创新点2:基于该传感器可精准采集关节运动信号的特性,该研究搭建了一套人机交互系统,有望应用于帕金森病精细运动康复领域,在绿色可持续医疗设备与物联网系统中具备广阔应用前景。
https://doi.org/10.1038/s41467-026-74200-y
2、中国药科大学周建平/丁杨/张华清:同轴静电纺丝制备核-壳结构工程化纳米纤维,实现时序释药


➣挑战:胶质母细胞瘤(GBM)经手术切除后几乎均会复发,根源在于残留的浸润性肿瘤细胞与术后免疫抑制状态。但辅助治疗启动延迟,无法遏制术后早期肿瘤的快速再生。
➣静电纺丝创新方案:中国药科大学周建平教授、丁杨教授、张华清副研究员团队,采用同轴静电纺丝制备了具有核-壳结构的工程化纳米纤维(DOX/BLZ945-CNF),可先即刻开展化疗,再依据术后动态病理变化实施个性化动态免疫调控。
➣创新点1:该纳米纤维组分具备可调特性,可时序性释放阿霉素(DOX)与 BLZ945:阿霉素用于诱导免疫原性细胞死亡,BLZ945 则抑制促肿瘤型巨噬细胞相关通路并减少其数量。
➣创新点2:对原位 GL261 胶质瘤实施手术切除后,单次植入该纳米纤维即可实现 83.9% 的肿瘤抑制率,并诱导机体产生免疫记忆。
➣创新点3:该研究首次将静电纺丝纳米纤维的时序释药特性与肿瘤术后动态免疫病理深度结合,为胶质母细胞瘤术后复发防治提供了全新的临床转化平台。单次植入即可实现长效治疗,避免了系统给药的毒副作用,具有重要的临床应用价值。
https://doi.org/10.1038/s41467-026-75065-x
3、清华大学党智敏教授等人:同轴静电纺丝+受限共掺杂!助力聚合物基复合电介质能量密度与效率双重提升


➣挑战:聚合物基电介质材料凭借质轻、充放电速度快的优势,被广泛应用于脉冲电源用静电储能电容器中。但该类材料本身介电常数偏低,极大制约了储能密度的提升。尽管行业内常引入高介电常数纳米填料来提升介电性能,有机相与无机填料间的界面相容性差问题,极易造成纳米颗粒团聚并产生结构缺陷。
➣静电纺丝创新方案:清华大学党智敏教授、北京邮电大学毕科教授、郭丽敏副教授团队合作,提出一种限域共掺杂策略:利用同轴静电纺丝将BaTiO₃与Al₂O₃纳米颗粒共掺杂至同轴纤维的铁电芯层聚P (VDF-HFP)]内部,并实现自组装。该方法可同步提升材料的储能密度与充放电效率。
➣创新点1:BaTiO₃、Al₂O₃掺杂质量分数均为 1% 的芯层共掺杂复合电介质,放电能量密度可达 19.2 J/cm3,充放电效率达 81.0%。
➣创新点2:在 400 kV/mm电场强度下经过 1×10⁵次循环充放电后,性能依旧保持稳定。这种限域共掺杂策略为制备兼具高储能密度与高稳定性的聚合物基电介质材料,提供了一种高效且可规模化制备的新思路。
https://doi.org/10.1038/s41467-026-74471-5
4、福州大学赖跃坤教授&黄剑莹教授等人:多级分裂静电纺丝制备跨尺度纤维膜,实现高稳定超高防护空气过滤


➣挑战:一次性纤维空气过滤介质是个人健康防护领域最便捷、高效的手段之一。然而,受超细纳米纤维制备纺丝技术与拓扑过滤网络设计存在的技术瓶颈制约,现有过滤材料无法实现对超细颗粒物(PM)稳定可靠的高级防护。此外,过滤材料过量使用产生的不可降解废弃物带来了沉重的环境负担。
➣静电纺丝创新方案:福州大学赖跃坤教授、黄剑莹教授、安徽农业大学朱天雪教授、闽江大学杨宇晨副教授团队合作,提出一种普适性射流多级分裂静电纺丝策略,可制备多种可降解跨尺度纤维膜(TSFM)。
➣创新点1:超细纳米纤维、纳米纤维与亚微米纤维分层交织堆叠,使轻质跨尺度纤维膜具备曲折的拦截网络与丰富的传质传能通道。
➣创新点2:该材料可稳定实现超高效率的 PM0.3 过滤,空气阻力低、透气性优异,相较于商用 N95 口罩,高分子原料消耗量可降低 99%。本研究有望推动先进纺丝技术迭代升级,助力高性能、可持续型过滤分离材料的研发。
➣创新点3:这种超轻量、超防护、可降解的空气过滤膜,不仅能为公众提供更舒适、更安全的个人防护,还能大幅减少原材料消耗和塑料废弃物,在疫情防控、工业防护、室内空气净化等领域具有广阔的应用前景。
https://doi.org/10.1038/s41467-026-74514-x
参考文献:
[1] Dai J, Kim KN, Xie G, et al. Multiscale artificial spider web for comprehensive pressure sensing and human-machine interaction. Nat Commun, 2026.
[2] Song M, Zhang Z, Cheng R, et al. Time-staggered chemo-immunotherapy via engineered nanofiber resists postoperative dynamic immunosuppression in glioblastoma. Nat Commun, 2026.
[3] Xing K, Han QZ, Wang JT, et al. Enhanced energy storage performance of confined co-doping dielectric films via nanoparticle self-assembly in ferroelectric phases. Nat Commun, 2026.
[4] Yang Y, Li X, Gou Y, et al. Sustainable trans-scale fibrous membranes for stable ultra-protective air filtration. Nat Commun, 2026.