四川大学赵长生教授团队：电纺槽形纤维，具有出色的血液相容性，可高度选择性地捕获血

摘要：脓毒症是一种主要由细菌感染引起的危及生命的全身炎症反应综合征。直接从血液中捕获活细菌可以有效地避免病原体相关分子模式的激活。尽管有许多能够捕获细菌的材料，但这些材料中的大多数会对血细胞产生负面影响，从而表现出较差的血液相容性。四川大学赵长生教授、赵伟峰教授团队

文献导读：

脓毒症是一种主要由细菌感染引起的危及生命的全身炎症反应综合征。直接从血液中捕获活细菌可以有效地避免病原体相关分子模式的激活。尽管有许多能够捕获细菌的材料，但这些材料中的大多数会对血细胞产生负面影响，从而表现出较差的血液相容性。四川大学赵长生教授、赵伟峰教授团队利用静电纺丝设计了一种带有凹槽的纤维，可高度选择性地捕获血液中的活细菌。相关研究成果以“Electrospun groove shaped fibers with excellent hemocompatibility and highly selective capture of live bacteria from blood”为题目，发表在期刊《Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 )》上。

本文要点：

该研究设计了一种带凹槽的纤维，凹槽宽度比细菌大，但比血细胞小，微量带正电的共聚物被装载到凹槽中。这种复杂的设计使沟槽纤维能够有效地捕获细菌，并保持良好的血液相容性。

体外实验表明，细菌可以被困在凹槽内，纤维可以去除98%以上的细菌。在家兔菌血症模型中，这些纤维显著降低细菌浓度和内毒素水平，为治疗菌血症提供了一种有前景的治疗方法。

槽形纤维在体内和体外环境中都表现出良好的血液相容性。所开发的凹槽状纤维为体外血液净化功能材料的设计开辟了新的途径。

与其他细菌捕获材料相比，本文中凹槽形纤维的优势是什么？

其他材料大多通过化学结合捕获细菌，在血液中使用时会与血细胞相互作用，影响血液相容性。

本文的凹槽形纤维利用凹槽的物理捕获和共聚物的化学吸附协同作用，凹槽宽度设计使其能选择性捕获细菌，避免与血细胞接触，在高效捕获细菌的同时，展现出良好的血液相容性，如低溶血率、对血细胞影响小等。

图 1. (A) 沟槽形纤维制备过程的示意图。(B) PDM 和 (C) PVP 的化学结构。(D) PDM 和 PVP 的傅里叶变换红外光谱（FTIR）。(E) 三种纤维的 FTIR 光谱以及 (F) 其部分放大细节。(G) 三种纤维的 X 射线光电子能谱（XPS）。

图2. GPES（A、D）、PESDM（B、E）和GPESDM（C、F）的扫描电子显微镜（SEM）图像，白色标尺：20μm，黑色标尺：2μm。GPES（G）、PESDM（H）和GPESDM（I）的纤维直径统计图。（J）GPES的沟槽宽度统计图。（K）沟槽形纤维的示意图。（L）GPESDM的沟槽宽度统计图。

图3. GPES、PESDM和GPESDM对金黄色葡萄球菌（A）和大肠杆菌（B）的去除率。（C）不同时间去除率的实验数据和动力学分析。（D）未处理的细菌溶液以及用莫西沙星（Moxi）、美罗培南（Mero）和GPESDM处理后的细菌溶液中脂磷壁酸（LTA）的浓度。GPESDM纤维与金黄色葡萄球菌孵育后的荧光照片（E）和扫描电子显微镜（SEM）图像（F）。未处理的细菌溶液以及用莫西沙星、美罗培南和GPESDM处理后的细菌溶液中脂多糖（LPS）的浓度（G）。GPESDM纤维与大肠杆菌孵育后的荧光照片（H）和扫描电子显微镜图像（I），白色标尺：20μm，黑色标尺：2μm。（J）常规圆柱形纤维和沟槽形纤维捕获细菌机制的示意图。