新螺旋结构人造皮肤！微流控纺丝大面积构筑！学术资讯

微流控纺丝技术因其高传热传质效率、纤维结构精准可控等特点，在组织工程、人造皮肤和生物医学等领域具有巨大的应用潜力，特别是其可构筑化学交联的螺旋微纳纤维。然而，传统微流控纺丝构筑螺旋纤维通常基于离子交联或化学交联原理，受制于原材料局限性（局限于海藻酸钠、PEGDA、壳聚糖或葡聚糖等），导致产物强度低，限制了螺旋纤维的发展和应用。

针对上述问题，南京工业大学材料化学国家重点实验室陈苏教授开发了一种基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝（PIMS）新方法，用于构筑高强度螺旋纤维。该方法可广泛应用于多种聚合物，如聚己内酯（PCL）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）等，打破了传统方法原材料局限性，此方法首次提出一种具有广谱性制备螺旋纤维的方法，同时解决了传统方法制备的螺旋纤维强度低等问题。以该高强度螺旋纤维为结构单元构筑人造腹壁，可有效促进腹部创面愈合，防止切口疝形成，避免组织粘连，为人造皮肤材料的发展开辟了新道路。近日，该成果发表在德国应化上，陈苏教授为通讯作者，刘吉东博士生为第一作者。

图1 PIMS法构筑螺旋纤维机理图。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在双相微流控芯片中，基于聚合物在不同溶剂中的Hansen溶解度参数差异，使聚合物溶液（内相）与凝固浴（外相）发生溶剂交换，从而导致聚合物溶液粘度增加并发生相分离，最终使纤维螺旋化。研究发现，通过设计微流控芯片内相出口内径及芯片倾斜角度，可实现螺旋纤维半径、螺距及幅度的精确调控。

图2 双向可拉伸高强度螺旋纤维膜。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者采用该方法制备了高强度（拉伸强度大于25MPa）、高弹性、高生物相容性PCL螺旋纤维，并通过物理编织进一步构筑PCL螺旋纤维膜。研究发现，该螺旋纤维膜具有双向拉伸性、高强度及柔性，其双向拉伸强度均超过14MPa，约为同类型静电纺丝纤维的6倍。

图3 螺旋纤维膜用于人造腹壁。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者创新地采用PCL螺旋纤维膜用于人造腹壁皮肤。基于螺旋纤维的特殊形貌，使螺旋纤维膜与内脏接触面积更小（接触面积约为传统直纤维膜的96%），相比于传统医用PP网及水凝胶敷料，更有利于避免术后组织粘连。此外，螺旋形貌使人造腹壁具有双向拉伸性，使其机械性能及弹性更接近于人体组织。这项成果为高性能螺旋纤维的构筑及新型人造皮肤的设计开辟了新道路。