PIMS法构筑螺旋纤维人造皮肤示意图
在腹部等大创面的手术中，如何有效避免组织粘连，促进创面愈合，防止切口疝形成？日前，南京工业大学材料化学工程国家重点实验室教授陈苏课题组研发出一种基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝新技术，构筑的高强度螺旋纤维编织成的人造皮肤，实验室显示有效解决了这些问题。近日，该研究成果被《德国应用化学》杂志刊发。
“微流控纺丝技术因其高传热质效率、纤维结构精准可控等特点，在组织工程、人造皮肤和生物医学等领域具有巨大的应用潜力。”据论文第一作者、南工大博士刘吉东介绍，微流控技术可构筑化学交联的螺旋微纳纤维，但目前螺旋纤维原材料集中在海藻酸钠、壳聚糖或葡聚糖等聚合物上，原材料的局限性导致产物强度低，限制了螺旋纤维的发展和应用。
“我们基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝技术，首次提出了一种具有广谱性制备高强度螺旋纤维方法。”论文通讯作者陈苏表示，该方法可以广泛应用于聚己内酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜、聚醚砜等多种聚合物的制备，打破了传统方法原材料的局限性。
研究发现，通过设计微流控芯片内相出口内径及芯片倾斜角度，可实现螺旋纤维半径、螺距及幅度的精确调控。“经过了物理化学相转化过程，能够有效地制造可拉伸、柔韧和生物相容性的螺旋微纤维，双向拉伸强度均超过14MPa,约为同类型静电纺丝纤维的6倍。”陈苏进一步地解释说，基于聚合物在不同溶剂中的溶解度参数差异，聚合物溶液（内相）与凝固浴（外相）发生溶剂交换，从而导致聚合物溶液粘度增加并发生相分离，最终使纤维螺旋化。
“较之传统直纤维膜，螺旋纤维膜与内脏接触面积更小，是前者的4%。”陈苏举例道，螺旋形貌使人造腹壁具有双向拉伸性，其机械性能及弹性更接近于人体组织。
“就好比织布时用的纱支和密度不一样，布匹的性能不一样。螺旋纤维膜由于双向拉伸弹性强，承载压强大，更能‘托’住器脏，防止内脏‘漏’出来，避免切口疝形成，也促进更快愈合。”刘吉东解释道，传统医用聚丙烯网及水凝胶敷料强度低，易形成切口疝，且排异性强，存在术后组织粘连和发生炎症等风险。
据悉，陈苏课题组探索出的利用微流控气喷纺丝法制备大面积高强度的人造皮肤，就已经在腹壁缺损修复中显示出巨大的潜力。去年八月，其相关研究成果发表于《先进材料》。如今研发出的微流控纺丝技术构筑的螺旋纤维，编织成的人造皮肤较之气喷纺丝制备的人造皮肤，敷料接触面更小，皮肤组织更不容易粘连，愈合效果更好。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1002/anie.202110888
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