Page 113 - 《精细化工）》2023年第10期

第 10 期 吴奇霞，等: 明胶基静电纺丝复合纤维材料的研究进展 ·2191·

径为 65 nm），从而构筑致密的、过滤效果更优的纤 与广泛使用的溶液静电纺丝法不同，熔融过程是无
维膜 [16] 。该方法的原理是纺丝溶液通过压缩气体的 溶剂的，因此，可以避免与溶剂相关的挥发性和毒
吹喷形成射流，进而收集到收集装置上形成纤维膜， 性问题及生产过程中的样品脱气和溶剂积聚问题，
并通过调整原料的用量比和纺丝参数（如接收距离、 并通过控制流速改变纤维直径，逐层制造具有特定
电压等）来调整纤维的直径和形态。该法制备的最 设计、形状和厚度的不同体积的支架 [18] 。熔融静电
细纳米纤维直径远小于传统方法。同时，与传统静 纺丝书写法需要设计更精细的机器来确保生产高质
电纺丝法相比，纤维膜具有较大的比表面积，可以 量、均匀的纤维，该方法可通过两种电加热系统来
促进细胞的迁移、附着、增殖和生长，在组织工程 加热聚合物，一种是将加热器靠近喷丝头，并将高
支架等方面大有应用潜力。CUI 等 [17] 制备了纤维蛋白 压应用于收集器以规避加热器与高压电源共同使用
原包覆聚己内酯（PCL）/丝素蛋白（SF）纳米纤维支 的风险；另一种是将热空气导入喷丝头 [19] ，该法较
架，并在其工作中对比了微流体气喷纺丝法与静电 前者更为简单，但不能精确控制温度。图 3 是 3 种
纺丝法、溶液吹丝法（SBS）和微流控纺丝法制备的 静电纺丝射流的对比图。
纳米纤维直径差异，微流体气喷纺丝法制得的纳米纤
维最小直径为 44 nm，显著低于其他方法所制得的
纤维直径。图 2 是用微流体气喷纺丝法制备纤维支架
示意图及 4 种纺丝方法制备的纳米纤维直径对比图。

图 3 溶液和熔体静电纺丝射流沉积的照片：典型溶液静
[20]
[21]
电纺丝射流（a） ，带电熔体静电纺丝射流（b） ，
熔融静电纺丝书写（c） [18]
Fig. 3 Photos of solution and melt electrospinning jet deposition:
Typical solution electrospinning jet (a) [20] , Charged
melt electrospinning jet (b) [21] , Melt electrospinning
writing (c) [18]

1.2.3 原位静电纺丝技术
随着科技的进步以及对原位静电纺丝技术的探
索，便携式静电纺丝设备被设计并运用到生物医药
领域，如原位制备伤口敷料。YUE 等 [22] 设计和制造
了一种新型便携式静电纺丝装置用于原位静电纺
丝，以将纳米纤维膜安全地沉积到伤口表面。该装
置由一个高压转换器、一个速度控制模块、一个步
进电机注射泵、两个 AAA 电池、两个电压互感器模

块和一个枪形外壳组成。其使用两个 AAA 电池代替
图 2 MBS 法制备生物可降解纤维蛋白原包覆 PCL/SF 纳
220 V 外部电源作为电源，通过电压互感器模块将
米纤维支架示意图(a)；静电纺丝、SBS、微流控纺 电压从 3 V 转换为 5 V，在高压变频器的作用下，
丝、MBS 法制备的纳米纤维的直径(b) [17]
Fig. 2 Schematic diagram of biodegradable fibrinogen coated 将 5 V 输出电压放大至 11 kV，如图 4 所示。
PCL/SF nanofiber scaffolds prepared by MBS (a);
Fiber diameter of nanofibers prepared by electrospinning,
SBS, microfluidic spinning, MBS (b) [17]

1.2.2 熔融静电纺丝书写法
熔融静电纺丝书写法的原理是在喷丝头和收集
器之间施加高压，将聚合物熔融体推至喷丝头，再

在电场作用下克服悬垂液滴的表面张力而被引导到 图 4 便携式静电纺丝装置示意图 [22]
收集器上。该方法可用于设计和构建组织工程支架， Fig. 4 Schematic diagram of portable electrospinning device [22]