电纺纳米纤维 / 水凝胶复合材料及其组织工程应用研究详解

1.皮肤修复：从 “止血” 到 “再生” 的升级

皮肤伤口（尤其是糖尿病慢性伤口）的修复难点在于 “易感染、难再生”。复合材料通过三重设计解决问题：

• 结构仿生： bilayer 支架模拟表皮 - 真皮，纤维层防细菌入侵，水凝胶层保持伤口湿润；
• 抗菌控释：负载银纳米颗粒、抗生素的支架，能减少感染；
• 促再生：含血管生长因子的支架，加速肉芽组织形成与血管生成。比如有研究用这种支架治疗糖尿病小鼠伤口，愈合速度比传统敷料快 30% 以上。

2. 血管修复：打造 “不血栓” 的人工血管

小直径人工血管（<6mm）易血栓、难存活，复合材料给出新解法：

• 多层结构：内层用编织丝纤维增强强度，中层用水凝胶模拟血管中膜，外层用电纺 TPU 防破裂；
• 抗血栓设计：在支架表面接枝抗凝血因子，或负载 VEGF 促进内皮细胞覆盖，避免血栓形成。目前已有三层血管移植物在动物实验中实现 “植入后无免疫排斥、血管通畅率 90% 以上”。

3. 神经修复：给轴突 “搭个定向生长桥”

神经损伤后，轴突若不能定向生长，就无法恢复功能。复合材料通过 “取向纤维 + 神经营养因子” 双重引导：

• 拓扑引导：取向纳米纤维像 “铁轨” 一样，引导轴突沿纤维方向生长；
• 营养支持：水凝胶包裹神经营养因子，缓慢释放促进神经细胞存活。比如修复大鼠坐骨神经缺损时，这种支架能让轴突再生速度提升 2 倍，术后 3 个月神经功能恢复率达 70%。

4. 骨修复：让 “碎骨” 重新长起来

临界尺寸骨缺损（无法自行愈合的缺损）修复需要支架兼具 “力学支撑” 与 “成骨诱导”：

• 强度保障：PCL、PHB 等纤维形成刚性骨架，支撑骨缺损；
• 成骨诱导：水凝胶负载骨形态发生蛋白（BMP-2），诱导间充质干细胞分化为成骨细胞。有研究用这种支架修复兔颅骨缺损，8 周后新骨形成率达 85%，与天然骨整合良好。

最后提出未来方向，包括开发动态响应支架、融合多技术、优化临床转化，以推动该复合材料从实验室走向临床， 未来有更多的“定制化仿生支架” 走进医院，为心梗、神经损伤、骨缺损患者带来 “再生” 希望。