摘要：模拟自然组织中纳米纤维的结构和功能并再现细胞微环境，是设计和构筑组织工程支架的有效途径。然而，目前绝大多数组织修复材料缺乏天然组织的分级结构特性，并且很难实现缺损组织的完全再生和功能重建。此外，对于活体生命而言，体内微环境时刻处于动态变化之中。因此，构建具有分

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模拟自然组织中纳米纤维的结构和功能并再现细胞微环境，是设计和构筑组织工程支架的有效途径。然而，目前绝大多数组织修复材料缺乏天然组织的分级结构特性，并且很难实现缺损组织的完全再生和功能重建。此外，对于活体生命而言，体内微环境时刻处于动态变化之中。因此，构建具有分级结构且能够模拟体内微环境变化的组织工程支架仍是一个挑战。

近日，北京航空航天大学赵勇教授和王女副教授团队在期刊《Sustainable Materials And Technologies》上，发表了最新综述成果“Hierarchical Assembly of Electrospun Nanofibers for the Next Generation Tissue Repairing Materials”。静电纺丝是制造纳米/微米级纤维的一种通用技术，因其能够模仿细胞外基质（ECM）的特性而被广泛用于组织工程修复和再生的生物医学支架。本文基于纤维支架从结构到功能的仿生概念，阐述了纤维支架设计原则，重点强调多尺度电纺纤维对于调节细胞行为和组织生成的重要性。此外，文章还深入探讨了不同维度电纺纤维支架在各种组织类型（如血管、神经、肌腱、伤口、皮肤和心脏组织）中的有效性和多功能性。

图1 不同维度组织的静电纺丝纳米纤维组织工程支架设计及其应用。

总结进展的同时，作者还提出将实验室研究成果转化为临床应用面临的挑战：（1） 现有的静电纺丝设备大多适合实验室小规模生产，难以实现规模化生产。未来，多针、阵列、转针等高效静电纺丝装置的开发将成为提高纤维生产效率的重点。此外，自动化控制系统的集成对于确保产品的一致性至关重要。

（2） 静电纺丝过程中引入的有机溶剂可能会留下引起细胞毒性的残留物，从而影响体内的生物相容性。为了解决这个问题，应努力在加工过程中尽量减少或避免使用有机溶剂。如果它们的使用是不可避免的，应采用优化的溶剂蒸发技术，以确保彻底去除和减少残留水平。最关键的是，一旦支架植入体内，酶降解将损害其结构和功能的完整性。这需要精确匹配支架的降解率与组织再生率

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.susmat.2025.e01355

人物简介：

王女，北京航空航天大学副教授，博士生导师。主要研究方向为仿生功能性微纳米纤维材料的制备及结构分析；有机/无机多级结构微纳米纤维材料的电纺制备及性质研究。在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Matter、Adv. Sci.、Carbon Energy、ACS Energy Lett. 等学术期刊发表论文50余篇，授权国家发明专利10余项。主持国家自然科学基金青年项目，国家自然科学基金面上项目，北京市自然科学基金面上项目等，参与973，863等项目。2009年获北航“蓝天新秀”称号，2011年，2015年获“唯实”青年人才培育基金。

赵勇，北京航空航天大学教授，博士生导师。主要研究方向为仿生多尺度结构微纳米纤维材料制备及其在超浸润界面、能源与催化领域的应用研究。在Nature、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、PNAS、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Matter、ACS Nano、Adv. Funct. Mater. 等学术期刊发表SCI论文130余篇。研究工作被Nature评述报道，入选Elsevier 2021、2022年度“中国高被引学者”。教育部新世纪优秀人才计划，中组部万人计划“青年拔尖”人才计划。主持和参与国家自然科学基金优秀青年科学基金、国家自然科学基金面上项目、国家重大科学仪器开发专项和国防项目、国家自然科学基金重点项目、863、973等项目。担任中国化学会仿生材料化学专业委员会委员，中国复材学会超细纤维复材分会副主任委员，中国复材学会微纳米复材分会常务委员，中国研究型医院学会运动医学专业委员会委员等。

来源：乱九