Page 117 - 《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 ·2195·

AKTURK 等 [51] 研究发现，明胶/金纳米颗粒复 12）。MEW 制备的支架结构可控，机械强度良好，
合材料提高了明胶对水解和酶降解的抵抗力，其抗 MEW/SE 复合支架具有更高的细胞黏附效率、更好
张强度和弹性模量得以改善，因此伤口闭合率提高， 的细胞增殖和骨诱导能力。VINEIS 等 [62] 研究了角蛋
炎症反应有所降低，能够促进再上皮化、新生血管 白和丝胶两种蛋白质对明胶基纳米纤维的相互作
和肉芽组织的形成。KARUPPANNAN 等 [49] 将氧化 用，研究表明，单独使用角蛋白不会引起明胶纳米
铜添加到明胶/聚己内酯中，制备的纳米纤维表现出 纤维的显著变化，而角蛋白/丝胶/明胶三组分纤维中
良好的机械强度和亲水性，对伤口病原体存在明显 存在明显的协同物理相互作用，这同时增强了纤维
的抗菌活性，能支持纤维细胞的生长。 膜的体外稳定性和其与细胞间的相互作用。

4 明胶基静电纺丝复合材料的应用

明胶是由 18 种氨基酸与肽交联形成的直链聚合
物，其来源广泛、价格低廉，具有良好的生物降解性、
生物相容性与组织相容性，降解后可形成无毒产物被
排出体外，因此，可被广泛应用到工业、食品、药品
等领域。本文主要从组织工程支架、柔性传感器等五方
面对明胶静电纺丝及其应用进行介绍，如图 11 所示。

图 12 MEW/SE 结合法制备 PCL/明胶分层支架的示意图 [61]
Fig. 12 Schematic diagram of fabrication of PCL/gelatin
hierarchical scaffolds by MEW/SE combing method [61]

4.2 柔性传感器
近年来，明胶被广泛应用于开发压力传感器、
电化学传感器和摩擦自发电柔性传感器等 [63-65] 。可
穿戴电子皮肤（e-slin）具有高灵敏度、灵活性、便
携性、良好的稳定性和生物相容性，被用于生物传
感 [66] 、诊断疾病 [67] 、监测健康状态 [68] 等领域。
LIU 等 [69] 将聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚丙
烯酰胺（PAAM）固化到炭化后的明胶纤维膜上，
并连接导电的铜线，制备了具有传感性能的可穿戴

传感器（CFG 传感器），用于进行声音识别、心电
图 11 明胶静电纺丝的应用 图记录和脉冲频谱测量。图 13a 记录了该传感器在
Fig. 11 Application of gelatin electrospinning
不同压力下电阻值变化百分数（ΔR/R 0 ）增加之间的
4.1 组织工程支架 关系，其中，S 指曲线的斜率，定义为压力灵敏度。
理想的组织工程支架必须具有适当的孔隙率、 图 13b~f 为该传感器在一段时间内产生的各种电信
生物降解性和与组织再生相关的特定功能，具有可 号。结果表明，明胶薄膜经过一系列处理后转化为
控生物降解速率和适当力学性能的生物活性纤维复 石墨烯薄膜，具有更高的强度、导电性和灵敏度，
合材料已经得到越来越多的关注 [52] 。通过静电纺丝 通过软件和微控制器可以实现远程监测和检测结果
法制得的小尺寸纤维可以在物理上模拟多种天然组 的无线传输，在监测心血管健康等领域中有很大的
织和器官的细胞外基质结构尺寸，同时，明胶在生 应用潜力。
理条件下具有较低的抗原性和免疫原性 [53] ，十分利于 但上述传感器需要连接单独的电极和电源，增
组织生长 [54] 。因此，明胶基静电纺丝纤维支架常被 加了能量消耗和结构的复杂性，因此摩擦纳米发电
应用于皮肤组织 [55] 、骨组织 [56-57] 、神经组织 [58] 、牙 机（TENG）应运而生。鱼明胶富含具有电子给体基
周组织 [59] 、血管组织 [60] 等生物医药领域。 团的氨基酸残基，可充当电子给体 [70] 。HAN 等 [71]
WANG 等 [61] 将熔融静电纺丝书写法（MEW） 开发了一种柔性、环保、多工程的鱼明胶基摩擦纳
和溶液静电纺丝法（SE）结合，以明胶和 PCL 为原 米发电机（FG-TENG），该 FG-TENG 的开路电压
料制备了用于骨组织工程的微/纳米分级支架（见图 （V oc ）、短路电流（I sc ）和输出功率密度显著高于其