纳米纤维喷涂技术在生物活性递送中的精密工程与治疗增效：前沿进展与应用展望

本研究针对传统电纺丝(ES)技术存在的生产速率低、电压依赖性强等局限性，创新性地综述了溶液吹纺(SBS)、离心纺丝(CS)和喷雾雾化(SN)三种喷涂式纳米纤维制备技术。研究人员系统分析了纤维形貌控制、生物活性物质稳定性维持等关键参数，揭示了这些技术在创面愈合、药物递送等生物医学领域的应用潜力。该成果为开发下一代高效、经济的纳米纤维生产体系提供了理论指导，对推动跨学科应用具有里程碑意义。

　　

在生物医学和材料科学交叉领域，如何实现生物活性物质的高效递送始终是重大挑战。传统电纺丝(ES)虽能制备纳米纤维，但其高压电场易导致生物分子失活，且存在生产速率低（每小时仅0.01-0.1克）、设备复杂等瓶颈。更棘手的是，约40%的疏水性药物因递送系统缺陷导致生物利用度不足5%。这些痛点严重制约了纳米纤维在创面敷料、抗癌药物载体等场景的应用。

澳大利亚研究人员在《Materials Today Chemistry》发表综述，首次将溶液吹纺(SBS)、离心纺丝(CS)和喷雾雾化(SN)三种新兴技术进行系统对比。研究团队通过文献计量分析（涵盖2012-2024年PubMed/Scopus数据库）、工艺参数建模和跨领域应用评估，建立了喷涂技术的选择标准体系。关键技术包括：1) 聚合物溶液流变学表征；2) 气相动力学模拟优化纤维形貌；3) 生物活性物质包封率(EE%)检测；4) 体外释放动力学测试。

当前纳米纤维研究现状
文献计量显示，2012年以来纳米纤维论文年增长率达18%，但涉及喷涂技术的不足15%。其中SBS相关研究占比58%，CS占32%，而SN仅10%，揭示后者尚属技术蓝海。

聚合物选择策略
聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)因其降解可控性成为首选，其接触角>90°的特性可实现药物缓释。研究特别指出，聚乙烯醇(PVA)与壳聚糖复合能将纤维直径控制在100-500nm，使药物突释率降低至12%。

喷涂技术原理
SBS利用5-10bar高压气体拉伸聚合物溶液，纤维沉积速率达10g/min，是ES的100倍。CS通过8000-15000rpm离心力成纤，适合热敏感药物如胰岛素。SN采用超声雾化（频率20-120kHz）产生微滴，对生物大分子（如抗体）包封率高达92%。

工艺优化关键
当聚合物溶液粘度在500-2000cP时，SBS可产出直径200±50nm的纤维。CS的纤维直径与转速平方成反比，15000rpm时可获得80nm超细纤维。SN的工作距离需控制在15-20cm，以防溶剂过早挥发导致纤维断裂。

生物活性保护机制
CS技术中，海藻酸钠包裹白藜芦醇使其抗氧化活性保留95%。SBS工艺采用明胶-聚环氧乙烷核壳结构，使抗生素最小抑菌浓度(MIC)降低8倍。SN的低温特性（<30°C）特别适合疫苗抗原递送。

应用场景突破
在糖尿病足溃疡模型中，含银纳米纤维敷料使愈合时间缩短至7天（传统敷料需14天）。抗癌药物阿霉素通过CS纤维局部递送，肿瘤抑制率提升40%而心脏毒性降低60%。

技术经济性分析
SBS设备成本仅为ES的1/3，且能耗降低70%。SN的原料利用率达95%，显著高于ES的60-70%。CS每小时产量可达500克，适合工业化放大。

该研究建立了喷涂技术的"工艺-结构-性能"关系图谱，为精准医学材料设计提供新范式。特别值得关注的是，团队预测到2028年喷涂技术将占据纳米纤维市场的45%，在个性化医疗和智能敷料领域产生50亿美元年产值。这些发现不仅填补了SN技术的理论空白，更为《中国制造2025》新材料战略提供了技术路线选择依据。