纤维粥米

近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张珽团队在《纳微快报》（Nano-Micro Letters）上发表最新研究成果。该研究开发了一种新策略，通过将电纺纤维网络嵌入水凝胶中，从而实现同时具有超薄结构和优异力学性能的复合水凝胶薄膜（ 5 μm）的构建。纤维复合水凝胶提供了广泛的可调模量（从~ 5 kPa 到几十MPa），这与大多数生物组织和器官的模量相匹配。超薄的结构和超柔软特性使电纺纤维复合水凝胶能够无缝附着在各种粗糙表面上，是构建贴附型生物电子器件的理想材料。 纤维复合水凝胶薄膜基于静电纺丝、旋涂和冻融联合技术构建（图1）。通过调控静电纺丝时间、旋涂时间和冻融次数，实现对纤维复合水凝胶薄膜理化性质的调控（厚度5微米到毫米；模量几千帕到几十兆帕）。例如，增加纺丝时间可显著提高纤维复合水凝胶薄膜的力学性能；提高旋涂速率，有利于降低纤维复合水凝胶薄膜的厚度；增加冻融次数，可提高水凝胶自身的模量。纤维复合水凝胶具有优异的力学强度，一片厚度仅为7微米水凝胶薄膜可轻松托起20g重量的物体。此外，包埋的纤维网络可有效抑制应力集中导致的裂纹扩增，赋予纤维复合水凝胶薄膜优异的抗撕裂性能（图2）。图1 纤维复合水凝胶设计和制备      图2 纤维复合水凝胶薄膜力学性能     常规的水凝胶材料具有容易失水的缺点，长期暴露于空气中时，由于体系水分的蒸发从而使水凝胶体系失效。该研究通过在纤维复合水凝胶体系中掺入甘油作为保水剂，使复合水凝胶体系具有优异的抗失水性能。暴露于空气中七天后，仍具备优异的柔性。此外，为了改善纤维复合水凝胶的导电性，甘油/NaCl体系使纤维复合水凝胶在空气中维持长期的高导电性能（图3）。      图3 纤维复合水凝胶薄膜抗失水性能 得益于纤维复合水凝胶薄膜超软和超薄的特性，其可实现对各种不同粗糙表面的无缝贴附，其广泛可调的力学性能几乎可实现对所有生物软组织（如脑、肝脏、心脏、肺和皮肤）模量的完美匹配，可伴随组织产生形变而不损伤组织，是构建柔性生物电子器件的理想材料（图4）。 图4 纤维复合水凝胶薄膜的柔性和贴附性能      基于甘油/NaCl体系的纤维复合水凝胶构建的贴附型生物电极具有比商业凝胶电极更加优异的信噪比和长期使用性能。商用凝胶电极长期（48h）暴露于空气中会由于失水从而丧失性能，甘油/NaCl体系的纤维复合水凝胶电极在7天后仍旧保持良好信噪比，可实现对人体肌电信号的采集。甘油/NaCl体系的纤维复合水凝胶电极用于检测人体肌电信号，可实现对不同运动姿势和不同运动强度肌肉电信号的监测（图5）。     图5 纤维复合水凝胶电极用于人体肌电信号监测 研究人员通过将电纺纤维网络包埋于水凝胶，开发了一种制备超软、超薄、力学增强复合水凝胶的新策略。该工作为超薄柔性生物电子提供了新颖的设计和构建思路。

各有关单位：根据《苏州市计量测试学会团体标准管理办法（试行）》的有关规定，学会对中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所申报的《碳纳米管纤维及丝束 电导率的测定》、《碳纳米管纤维及丝束 拉伸性能试验方法》两项团体标准组织了立项评审会议，经专家评审，符合立项要求，现予以立项。特此公告！请标准起草单位严格按照相关要求，广泛听取意见，对标准质量严格把关，切实提高标准编制的质量和水平，增强标准的适用性和有效性，并按计划递交标准征求意见稿。 联系人及电话：胡学刚 0512-66587060电 子 邮 箱：huxg@szjl.com.cn 苏州市计量测试学会关于《碳纳米管纤维及丝束 电导率的测定》两团体标准立项的.PDF

1.Mater. Lett.：负载磺胺嘧啶银的聚羟基丁酸-明胶纳米纤维基质的制备及其在烧伤创面治疗中的应用 ➣ 设计一种替代的伤口敷料是非常必要的，以克服诸如接触时间短、住院时间延长和防止继发感染等难题。➣ 研究者报告了负载磺胺嘧啶银（SSD）（0.2％w/v）的聚羟基丁酸（PHB）-明胶（70:30）纳米纤维基质的静电纺丝，以作为载体防止二度烧伤创面感染。➣ 纳米纤维基质具有良好的抗渗出物吸收和透氧性能。SSD的受控传输会降低敷料更换的频率。利用NIH3T3成纤维细胞评估了其生物相容性和细胞粘附。➣ 从第18天开始，体内烧伤创面支持增强的再上皮化和MMP-9的产生，显示出快速的伤口愈合趋势。➣ 作为一种替代的伤口敷料，纳米纤维支架通过降低敷料的更换频率和减少抗生素的不良反应来治疗烧伤创面。DOI:10.1016/j.matlet.2020.128541 2. ACS Biomater. Sci. Eng.：具有不同双重药物释放的多功能壳聚糖/聚己内酯纳米纤维支架，可用于伤口愈合 ➣ 第三军医大学张波设计并制备了具有多种功能的盐酸利多卡因（LID）和莫匹罗星负载壳聚糖/聚己内酯（CSLD-PCLM）支架，可用作伤口敷料。➣ 通过双喷头静电纺丝技术，支架获得了纳米纤维结构，这增强了支架与血细胞之间的界面相互作用，并显示出良好的凝血能力。➣ 负载LID和莫匹罗星的支架表现出LID的快速释放和莫匹罗星的持续释放。含有莫匹罗星的CSLD-PCLM支架具有出色的抗菌活性。此外，在全层皮肤缺损模型中，该支架显著促进了伤口愈合过程，并伴随完全重新上皮化以及胶原蛋白沉积。➣ CSLD-PCLM纳米纤维支架可以很好地满足伤口愈合过程的各种要求，是未来临床应用中很有前景的创面敷料。DOI:10.1021/acsbiomaterials.0c00674 3. Adv. Sci.：微流控3D打印技术制备立体超顺滑织物用于创面引流 ➣ 南京大学医学院赵远锦教授团队设计了一种受猪笼草超滑结构启发的，基于微流控3D打印技术的立体超顺滑织物。该织物实现了液体在三维空间、复杂维度内无损快速的运输，为提高创面引流效率提供了新的思路。➣ 研究人员利用微流控技术连续制备了SLIPS聚氨酯微纤维，通过电镜表征可以看出微纤维的表面具有较为均匀的孔洞且内部孔洞相互连通。➣ 由于液体石蜡的润滑性能，渗出物和血液可以快速无残留地通过超滑表面，织物因此可以不被杂质污染，从而降低感染的风险。此外，超顺滑织物隔离了海绵与创面，减少了海绵对组织的二次损伤，有效提升了创面修复的效果。DOI: 10.1002/advs.202000789 4. J. Photochem. Photobiol. A Chem.：具有有效光动力抗菌活性的金属-有机骨架/聚（ε-己内酯）杂化电纺纳米纤维膜 ➣ 中科院应化所栾世方通过可生物降解的PCL基质和光敏金属有机骨架（MOF）纳米晶体的共静电纺丝制备抗菌电纺垫的可行方法。➣ 将玫瑰孟加拉红（RB）一步封装到沸石咪唑酸酯骨架8（ZIF-8）中以获得光动力抗菌性RB@ZIF-8纳米粒子，然后与PCL基质共混，通过共静电纺丝制备复合聚合物纳米纤维。➣ 通过调节PCL中RB@ZIF-8的含量，在纳米纤维表面存在足够的MOF颗粒。得益于纳米纤维膜在可见光照射下产生活性氧（ROS），从而在体外对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌（E.coli）进行剂量和时间依赖性灭活。➣ 细菌感染的伤口愈合实验表明，纳米纤维膜具有更好的修复细菌伤口感染和加速创面愈合的能力。DOI: 10.1016/j.jphotochem.2020.112626 5. Biomater. Sci.：含硫酸软骨素的镁矿化抗菌纳米纤维敷料的伤口愈合特性—共混和核-壳纳米纤维的比较 ➣ 研究了硫酸软骨素对含矿化镁的聚多巴胺交联电纺明胶纳米纤维的形态、机械性能、润湿性和生物相容性的影响。为了延长敷料的耐用性，研究者制备了以聚己内酯（PCL）和明胶为共混物或核-壳纳米纤维的复合敷料。➣ 在猪皮肤烧伤模型中，与未经治疗的烧伤相比，混合和核-壳纳米纤维敷料均显示出更好的再上皮化、伤口闭合和临床结果。➣ 活检组织的组织学研究表明，与未处理的烧伤相比，用核-壳纳米结构处理的烧伤具有平滑的再生和胶原组织。这项研究比较了复合纳米纤维的理化和生物学特性，该纤维能够加速烧伤创面愈合并具有抗菌特性，突出了它们作为伤口敷料和皮肤替代品的潜力。DOI:10.1039/D0BM00530D 6. Carbohydr. Polym.：含蜂蜜和荆芥的壳聚糖/聚乙烯醇生物纳米纤维创面愈合性能的体内评价 ➣ 构建生物支架以改善皮肤组织再生仍然是医疗保健方面的一项挑战。为了解决这一问题，研究者报告了负载蜂蜜和荆芥属植物的电纺聚乙烯醇和壳聚糖（PVA/Chit）纳米纤维垫的制备和表征，以加快伤口愈合。➣ 通过SEM和TEM检查了纳米纤维垫的形态。利用FT-IR和TGA/DTA对纳米纤维进行了物理化学和热稳定性表征，揭示了纳米纤维中蜂蜜和所需植物的存在。➣ 研究了PVA/Chit@Nep/Hon作为一种潜在的治疗药物在伤口愈合治疗中的作用。对大鼠进行了为期21天的体内伤口愈合研究，发现蜂蜜和植物掺入纳米纤维垫后，三周内伤口愈合更快，因此这种纳米纤维垫在急慢性伤口愈合应用中显示出巨大潜力。DOI:10.1016/j.carbpol.2020.116315