DOI: 10.1021/acsami.0c12410
功能性聚合物微纖維/納米纖維是非常有前途的結構材料，在生物醫學領域具有潛在的應用前景。在生產聚合物纖維的各種技術中，紡絲法得到了廣泛的關注。在本文中，研究者綜述了通過紡絲技術設計生物醫學應用微纖維和納米纖維平臺的最新進展。尤其，重點介紹了靜電紡絲、溶液吹紡、離心紡絲和微流控紡絲方法。具體而言，首先介紹這些紡絲方法的基本原理，然后重點介紹這種微納米結構纖維在藥物輸送、組織工程、再生醫學、疾病建模和傳感/生物傳感方面的潛在生物醫學應用。最后，本文概述了聚合物纖維在生物醫學實際應用中所面臨的當前挑戰和未來前景。
圖1.（a）發表文章的數量和（b）每年被引用的數量。
圖2.不同形態電紡納米纖維的SEM圖像：（a）多孔納米纖維；（b）定向納米纖維；（c）圖案化納米纖維；（d）核殼納米纖維；（e）中空納米纖維；（f）螺旋納米纖維；（g）納米帶；（h）納米纖維紗線；（i）納米針。
圖3.不同靜電紡絲裝置的示意圖：（a）溶液靜電紡絲；（b）熔融靜電紡絲；（c）近場靜電紡絲；（d）磁性輔助靜電紡絲；（e）同軸靜電紡絲；（f）旋轉電極絲靜電紡絲。
圖4.多針排列（a），由Yflow?開發的工業多噴嘴靜電紡絲機（b），基于多噴嘴裝置的注射照片（c），收集的電紡非織造布照片（d）。
圖5.（a）無噴嘴靜電紡絲裝置的示意圖，其中噴絲頭的形狀表示在右上角；（b）線性水槽噴絲頭紡絲過程的照片，插入圖像：多次噴射形成的放大圖像；（c）Elmarco Inc.開發的Nanospider NS 8S1600U工業機器的照片。
圖6.用于纖維制備的溶液吹紡（SBS）設備的示意圖。（a）輸液泵；（b）加壓氣體；（c）壓力表；（d）噴嘴；（e）離開噴嘴并被引導至收集器（f）的聚合物納米纖維；（g）沉積在收集器上的納米纖維墊，（h）原位沉積的納米纖維墊。在（d）中還顯示了噴嘴的放大橫截面視圖，顯示了內部（聚合物溶液通過其流動）和外部（加壓空氣通過其流動）噴嘴以及溶液錐和纖維。
圖7.（a）旋轉噴射紡絲裝置的示意圖；（b）通過RJS形成纖維機理的示意圖，包括三個主要階段：（i）噴射起始，（ii）噴射延伸和（iii）溶劑蒸發。
圖8.（a）微流體紡絲芯片裝置的示意圖；（b）通過（i）光聚合的纖維固化方法的示意圖；（ii）離子交聯；（iii）化學交聯和（iv）溶劑交換。
圖9.同軸溶液吹紡的示意圖（a）；核-殼納米纖維的SEM（b）和TEM（c）圖像；負載在核-殼納米纖維不同直徑核中的BSA蛋白的釋放曲線（d）；bFGF從核-殼納米纖維墊上的釋放曲線，其中右Y軸表示bFGF釋放，左Y軸對應于細胞培養14天期間bFGF的累積釋放（e）。
圖10.低溫SBS工藝示意圖，原位噴涂冰微球并隨后壓制成具有互連孔的支架（A）；未經壓縮的棉絮狀結構（B）；具有大的互連孔的支架（C）（支架直徑為16mm，分段并打開，右圖），以及使用冰微球體制成的支架（D）。
圖11.支架的SEM圖像（a）；照片顯示在吸水之前（b）和吸水之后（c）的支架形狀；在支架上接種3天（d）和7天（e）的軟骨細胞的熒光顯微照片，其中活細胞和死細胞分別用綠色和紅色標識；培養3天（f）和7天（g）的軟骨細胞的SEM圖像；手術后12周未治療（h）和治療（k）的軟骨關節照片；缺陷部位的組織學分析，用箭頭和虛線表示（OC：原始軟骨組織；RC：修復的軟骨組織）；用Safranin O-fast green（未處理（i）和經處理（l））以及蘇木精和曙紅（未處理（j）和經處理（m））染色。
圖12.納米纖維神經導管的制備及其在體外和體內研究中的應用示意圖（a）；納米纖維支架的橫截面（b）以及外表面（c）和內表面（d）的SEM圖像。
圖13.熔融電寫的示意圖（a）；從頂部和側面觀察獲得的預制支架的照片（b）；邊長為400μm且有20個堆疊層的六角形電池的立體（左）和掃描電子顯微鏡（SEM）（右）圖像（c）；iPSC-CM在納米纖維支架上的體外培養（d）；支架的體外可注射性試驗（e）及其注射后的圖像（f）；通過微創法在跳動的豬心臟上植入心臟補片（g）。
圖14.（a）手持式靜電紡絲設備的圖像，（b）纖維敷料在傷口部位的原位靜電紡絲，（c）纖維敷料對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌活性。（d）未治療以及經玉米蛋白/PEO和玉米蛋白/PEO/TEO納米纖維敷料處理后，傷口在0、3、7和11天的愈合情況。
圖15.集成到用于制備石墨烯電活性微纖維支架的3D打印系統微流體紡絲的示意圖。通過水熱還原獲得rGO微纖維支架。通過在支架上接種和培養人神經母細胞瘤細胞系（SH-SY5Y），制備3D細胞構建體。
圖16.（a）結合有聚（甲基丙烯酸甲酯）微珠的電紡聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維的SEM顯微照片；（b）納米纖維/微珠壓力傳感器的圖像。（c）集成在面罩中的壓力傳感器的照片，（d）在患者放松和運動期間，傳感器根據呼吸強度的實時響應。（e）使用商用膠帶固定在人體頸部皮膚上的壓力傳感器的照片。（f）脈搏檢測期間傳感器的實時響應，其中插圖對應于單個脈搏波的典型曲線。
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