综述：基于静电纺丝的软组织支架制造：应用与前景

本综述系统探讨了静电纺丝（electrospinning）技术在软组织工程中的应用前景，重点分析了其宏观结构（如层状、管状、三维及束状结构）对机械性能、降解速率和生物相容性的调控作用。文章详述了后处理技术（如热压、交联）及三维制造策略（如3D打印、冷冻干燥）如何优化支架功能，并强调其在肌肉、神经、血管等软组织修复中的巨大潜力，为临床转化提供重要理论依据和实践指导。

　　

引言

软组织构成人体非骨性支持结构，涵盖肌肉、结缔组织、脂肪、神经及血管等类型，共同维持生理功能与运动能力。软组织损伤包括炎症、创伤、肿瘤及退行性病变，严重影响患者生活质量。组织工程通过整合细胞、生物材料与生物活性因子，为软组织修复提供新策略。在多种技术中，静电纺丝因兼具生物相容性、成本效益及结构仿生优势，成为软组织工程的研究热点。

肌肉组织

肌肉组织具有高密度、各向异性的纤维排列特征，需满足力学适配性、电生理微环境模拟及多尺度力-电协同作用。静电纺丝支架通过定向纤维排列引导细胞取向，模拟天然肌肉的各向异性结构，促进成肌细胞分化与功能重建。例如，聚乳酸（PLA）与明胶（Gel）复合支架可增强细胞粘附，而导电材料（如聚苯胺）的引入可模拟电信号传导，助力功能性肌组织再生。

神经组织

神经再生需引导轴突定向延伸并重建髓鞘结构。静电纺丝纤维的拓扑线索可模拟神经基质的取向性，促进施万细胞迁移与神经突生长。管状支架结构尤其适用于周围神经缺损修复，其内层定向纤维提供接触引导，外层多孔结构保障营养扩散。功能性修饰（如添加神经营养因子）进一步优化微环境，加速神经功能恢复。

血管组织

血管工程要求支架具备力学强度、弹性及抗凝血性。静电纺丝可通过调控纤维直径与孔隙率模拟血管细胞外基质（ECM）结构。双层管状支架设计中，内层致密纤维防止血液渗漏，外层多孔结构支持细胞浸润与新生血管形成。生物活性分子（如肝素）的表面固定可增强抗凝血性能，促进内皮化过程。

脂肪组织

脂肪再生需高孔隙率与适度力学支撑以维持体积稳定性。三维多孔静电纺丝支架通过仿生ECM的疏松结构，促进前脂肪细胞增殖与脂质积累。可降解聚合物（如聚己内酯，PCL）与天然材料（如丝素蛋白，SF）的组合可调控降解速率，匹配脂肪组织生长节奏。

皮肤组织

皮肤修复要求支架具备屏障功能、透气性及促再生活性。静电纺丝纤维膜可模拟真皮胶原网络，支持角质形成细胞与成纤维细胞迁移。抗菌剂（如银纳米粒子）或生长因子（如EGF）的负载可抗感染并加速上皮化，适用于烧伤与慢性创面治疗。

增强性能的后处理技术

后处理技术是优化静电纺丝支架功能的关键环节：

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  热压：通过加热加压减少纤维间隙，增强力学强度与稳定性，适用于承重软组织；

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  交联：化学（如戊二醛）或物理交联提升支架耐久性与抗降解性，但需平衡细胞毒性；

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  发泡：引入微孔结构扩大比表面积，促进细胞渗透与营养运输；

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  功能化：表面修饰生物活性分子（如RGD肽）或导电聚合物，赋予支架特异性生物学功能。

三维制造策略

三维 fabrication 技术突破传统二维限制，实现复杂结构仿生：

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  3D打印：结合静电纺丝与挤出打印，构建多尺度孔隙与异质结构，精准模拟组织界面；

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  冷冻干燥：通过冰晶模板形成宏观多孔网络，支持血管化与细胞浸润；

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  原位电纺：直接于创面沉积纤维，实现个性化适配与微环境响应性修复。

结论

静电纺丝支架通过宏观结构设计（层状、管状、三维及束状）与后处理功能化，在软组织工程中展现巨大潜力。层状结构提供大表面面积支持细胞粘附，三维结构模拟天然组织微环境，管状与束状结构分别适配神经/血管导向性与力学各向异性。未来研究需聚焦临床转化挑战，如规模化生产、降解-再生时序匹配及多材料集成，以推动静电纺丝技术成为软组织再生的重要工具。