張墅野 徐翔宇 林鐵松 何鵬 先進焊接與連接國家重點實驗室，哈爾濱工業(yè)大學(xué) （黑龍江哈爾濱 150001）

內(nèi)容提要：在過去的十幾年中，熔體靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)成為了一種成熟的聚合物加工技術(shù)，與傳統(tǒng)靜電紡絲相比，它的最大優(yōu)點就是無須溶劑。在紡織、過濾、環(huán)境和能源以及生物醫(yī)學(xué)方面都有著全新的應(yīng)用。研究者們已經(jīng)開始將熔體靜電紡絲技術(shù)在藥物傳遞、生物傳感器和組織工程等生物醫(yī)學(xué)方面進行應(yīng)用。文章介紹了熔體靜電紡絲的發(fā)展過程，包含關(guān)鍵的組織工程、藥物傳遞、生物傳感器等進展，并綜述了熔體靜電紡絲技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其研究進展與展望。

溶液靜電紡絲使用的溶劑如氯仿、二氯甲烷等大多具有毒性，限制了與人體相關(guān)的生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。在工業(yè)化生產(chǎn)中，溶液靜電紡絲的溶劑配制、產(chǎn)物溶劑的去除的成本和危險性都無法降低。對于常用的熱塑性材料如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚硫醚（PPS）等熱塑性材料，常溫下至今沒有找到合適的溶劑，使得該類材料通過溶液靜電紡絲制備納米纖維難以實現(xiàn)，于是無需溶劑的熔體靜電紡絲技術(shù)逐漸引起了研究者的注意[1]。本文綜述了熔體電紡技術(shù)的發(fā)展以及最新熔體靜電紡絲技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，主要分為組織工程、藥物傳遞、和生物傳感器等方面。

1.熔體靜電紡絲的發(fā)展概況

在2000年由Kim＆Lee制作了熔體靜電紡絲技術(shù)，使醫(yī)用級聚合物可以按照材料原樣直接進行加工。對于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和植入物（如支架、網(wǎng)格等），研發(fā)時間大大被縮短[2]。從此，熔體電紡工藝在制造生物材料和組織工程領(lǐng)域生機煥發(fā)，至今，熔體靜電紡絲已成功應(yīng)用于PP、聚已內(nèi)酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等眾多熱塑性聚合物納米纖維的制備[3]。

已有研究表明，熔體靜電紡絲支架在體內(nèi)具有良好的融合和血管化前景。熔體靜電紡絲技術(shù)作為一種擁有極大潛力的增材技術(shù)，很可能是新的一種使用高性能多相支架材料的處理方法，或者是給研究提供創(chuàng)新思路的方法，如將功能材料封裝在復(fù)合纖維中。

2.生物醫(yī)療方面的應(yīng)用

2.1 組織工程

高孔隙率（93%）的熔體靜電紡絲支架顯著提高了基體的力學(xué)性能，使纖維增強基體復(fù)合材料可承受高壓縮載荷，保持了與嵌入細胞兼容的基體軟性質(zhì)[4]。Brown等[5]在2010年成功制備出由PCL和PEG5000-block-PCL5000混合聚合物構(gòu)成的可供細胞侵襲的支架?？稍诿荛]環(huán)境中進行制作和無需溶劑去除步驟等熔體靜電紡絲的特性，使得該技術(shù)成為制備供細胞侵襲支架的理想技術(shù)。

2.2 藥物傳遞

熔體靜電紡絲就可以將藥物在聚合物熔體中進行直接混合，Nagy等[6]證明熔體靜電紡絲可以增強弱水可溶性分子的載量，從而實現(xiàn)藥物快速釋放。Lian等[7]將熔體靜電紡絲產(chǎn)生的PCL纖維與溶液靜電紡絲產(chǎn)生的PCL纖維在藥物傳遞能力上進行了比較，發(fā)現(xiàn)由于熔體靜電紡絲出的PCL具有良好的晶體性質(zhì)，故其的藥物釋放曲線更加合理，且其的載藥量更大。

2.3 生物傳感器

最近，Li等[8]探索了熔體靜電紡絲制備PCTM超細纖維在制備體溫?zé)岵牧虾蜔犴憫?yīng)傳感器，PCTM被包裹在PMMA纖維中。采用透明聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）殼層，由結(jié)晶紫內(nèi)酯、雙酚A、1-十四醇（CBT）混合而成，該纖維具有良好的耐熱性能，其中熱致變色溫度可以通過各個原材料的濃度進行調(diào)整，以期待與人體37～39?C系統(tǒng)完美配合。

3.小結(jié)與展望

熔體靜電紡絲技術(shù)的優(yōu)點包括：①加工不溶于溶劑的新型聚合物；②避免了物質(zhì)的毒性；③低成本加工效率高；④更快和更簡單的材料制備，減小研發(fā)周期。最后，靜電直寫技術(shù)將電紡纖維直接固定到特定基體上是一個更有意義的全新方向。熔體靜電紡絲技術(shù)作為一種擁有極大潛力的增材技術(shù)，很可能是一種新的使用高性能生物支架材料與血管相容的加工方法，這將給研究者提供新的創(chuàng)新思路。隨著熔體靜電紡絲適用的熱塑性和功能性高分子材料的范圍不斷擴大，特別是具有良好控制結(jié)構(gòu)和改進長絲性能的熱塑性和功能性高分子材料的種類增加，熔體靜電紡絲將很快被應(yīng)用拓展，例如細胞/水凝膠打印，熔體靜電紡絲將為細胞遷移通過水凝膠提供物理/化學(xué)幫助的技術(shù)。因此，熔體靜電紡絲將成為成為最具潛力的生物纖維制造技術(shù)之一。