《Journal of Fluorine Chemistry》：Porous polytetrafluoroethylene barrier membranes fabricated via electrospinning and electrospray techniques for reconstructive surgery: Comparative study
编辑推荐：
•电喷雾和静电纺丝技术可制备出具有良好性能的多孔聚四氟乙烯（PTFE）屏障膜。•膜的微观结构决定了其与组织的整合程度及引发的炎症反应。•电喷雾法制备的PTFE膜在体内性能与市售ePTFE膜相当。•由于纤维结构的存在，静电纺丝法制备的PTFE膜会引发更强的炎症反应。•电喷雾法为传统
- •
电喷雾和静电纺丝技术可制备出具有良好性能的多孔聚四氟乙烯（PTFE）屏障膜。
- •
膜的微观结构决定了其与组织的整合程度及引发的炎症反应。
- •
电喷雾法制备的PTFE膜在体内性能与市售ePTFE膜相当。
- •
由于纤维结构的存在，静电纺丝法制备的PTFE膜会引发更强的炎症反应。
- •
电喷雾法为传统ePTFE制造提供了一种可扩展的替代方案。
引言
目前，聚四氟乙烯（PTFE）屏障膜在各种重建外科手术中得到广泛应用，用于空间组织的分离以及再生过程的管理。在牙科和颌面外科中，这类膜被用于指导性骨再生（为牙齿种植做准备）和牙周炎的治疗[1,2]。在普通外科中，它们用于疝气修复以及预防腹腔内器官和组织的术后粘连[3,4]。在心脏和血管外科中，PTFE膜被用于制造血管移植物，并作为人工心包以防止粘连现象[5,6]。PTFE屏障膜的作用原理在于形成物理屏障，阻止不需要的组织侵入，同时促进目标组织的形成并支持所需的细胞反应。现代医学材料科学将PTFE膜视为具有生物活性的结构体，其微观结构和表面特性能够主动调节组织微环境，影响细胞黏附和增殖，从而促进愈合过程[7,8]。
由扩张型（ePTFE）制成的屏障膜因其独特的微观结构而具备多种优异性能，这种结构由通过纤维连接的节点组成。ePTFE膜的关键特性包括高生物相容性、化学惰性、机械强度以及选择性通透性。这类膜能够允许气体通过，同时对液体和细胞具有屏障作用[9]。这些特性使得PTFE屏障膜能够在种植区域维持最佳稳态，从而促进组织再生。此外，ePTFE膜的拓扑结构（如孔隙率和表面粗糙度）可用于控制细胞迁移和附着，并赋予表面抗菌性能[10,11]。
尽管具有这些优势，但ePTFE屏障膜的制造技术仍存在一些显著的限制。制造过程复杂，分为多个阶段，涉及在高温下对PTFE片材进行单轴或双轴拉伸[12]。该技术需要精确控制加工参数，这大大增加了生产成本，进而提高了最终产品的价格[13,14]。
直到最近，人们还认为扩张技术是唯一能够从PTFE制备多孔屏障膜的方法。这归因于这种聚合物的物理化学性质，例如它不能溶解在任何溶剂中，且熔体粘度极高[15]。然而，近年来，随着静电纺丝和电喷雾等先进制造多孔聚合物膜技术的发展，现在可以利用这些方法制备基于PTFE的屏障膜[16,17]。静电纺丝和电喷雾的核心是利用高强度电场生成多孔聚合物膜，前者产生微米级或亚微米级的纤维，后者生成球状颗粒[18,19]。这两种方法使用相同的设备，包括高压电源、精确的聚合物溶液投加系统、小直径喷头以及用于收集形成的聚合物纤维或球的收集器[20]。
静电纺丝和电喷雾技术的显著优势在于其技术灵活性和生产过程的强适应性。与扩张技术不同，这两种方法不需要复杂的设备，从而大大简化了技术实现，并便于从实验室规模快速扩大到工业生产[21]。
通过静电纺丝获得的PTFE基材料现在广泛应用于医学领域，被用于制造人工血管[22]和输尿管[23]、抗粘连膜、药物输送系统[24]以及具有特殊性质的基底[25,26]。然而，关于静电纺丝和电喷雾法制备的PTFE膜之间的直接比较研究，尤其是在它们不同的微观结构及其植入后组织反应方面的研究仍然有限。
因此，本研究的目的是对比分析通过静电纺丝和电喷雾技术制备的多孔PTFE屏障膜，比较它们的形态、孔隙率、晶体结构、机械性能、表面特性以及体内组织反应，与市售ePTFE膜进行对比。特别关注的是，两种制造方法导致的膜结构差异是否与炎症反应和纤维囊形成的差异有关。这种方法有助于将制造方法与膜微观结构联系起来，进而识别出对重建外科手术用PTFE屏障膜开发具有关键作用的结构特性。
章节摘录
材料
本研究使用了以下试剂：分子量为0.6-1×10^6 g/mol的聚环氧乙烷（PEO，Acros Organics，比利时）；分子量为1.12×10^7 g/mol的聚四氟乙烯（PTFE，F-4D TU 6-05-1246-81）水溶液（JSC “Halopolymer”，俄罗斯）；高纯度蒸馏水（电导率不超过5 μS/cm）；二碘甲烷（CH2I2，EcoTech NPО，俄罗斯）；纯度大于99.9%的二甲基砜（DMSO，PanEco Ltd.）。
结果与讨论
图3展示了PTFE屏障膜样品的外表面、内表面及横截面的扫描电子显微镜（SEM）图像。GORE? PRECLUDE?心包膜的对照样品呈现出典型的扩张型PTFE的结节-纤维结构，内外表面的纤维直径均为0.16 ± 0.05 μm（图3a–c）。内外表面的孔隙率为45 ± 3%。GORE? PRECLUDE?膜的一个显著特点是其结构的均匀性...
结论
本研究成功利用静电纺丝和电喷雾技术制备出了多孔聚四氟乙烯（PTFE）屏障膜，作为传统热膨胀法的可扩展且经济高效的替代方案。对这些膜的物理化学性质、体外细胞相容性及体内组织反应进行了全面比较分析，与市售的扩张型PTFE膜（GORE? PRECLUDE?心包膜）进行了对比。研究结果表明...
CRediT作者贡献声明
Evgeniy Melnik：撰写初稿、验证、实验设计。Shamil Akhmedov：撰写初稿、方法学设计、概念构思。Vladimir Lugovsky：方法学设计、实验设计。Ivan Stepanov：撰写初稿、验证、实验设计。Boris Kozlov：撰写初稿、实验设计、概念构思。Semen Goreninskii：撰写初稿、实验设计、数据分析。Evgenii Plotnikov：撰写初稿、方法学设计、实验设计、数据整理。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
