新突破！科學(xué)家用微流控紡絲技術(shù)構(gòu)筑新螺旋結(jié)構(gòu)人造皮膚

在腹部等大創(chuàng)面的手術(shù)中，如何有效避免組織粘連，促進(jìn)創(chuàng)面愈合，防止切口疝形成?日前，南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳蘇教授課題組研發(fā)出一種基于雙溶劑相轉(zhuǎn)移原理的微流控紡絲新技術(shù)，該技術(shù)構(gòu)筑的高強(qiáng)度螺旋纖維編織成的人造皮膚，為探索解決上述問題提供了一種技術(shù)支撐。近日，該研究成果刊發(fā)于《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志。

“微流控紡絲技術(shù)因其高傳熱質(zhì)效率、纖維結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)可控等特點(diǎn)，在組織工程、人造皮膚和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。”論文第一作者劉吉東博士介紹，微流控技術(shù)可構(gòu)筑化學(xué)交聯(lián)的螺旋微納纖維，但目前螺旋纖維原材料集中在海藻酸鈉、殼聚糖或葡聚糖等聚合物上，原材料的局限性導(dǎo)致產(chǎn)物強(qiáng)度低，限制了螺旋纖維的發(fā)展和應(yīng)用。

“基于雙溶劑相轉(zhuǎn)移原理的微流控紡絲技術(shù)，首次提出了一種具有廣譜性制備高強(qiáng)度螺旋纖維方法。”論文通訊作者陳蘇教授介紹。

研究發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計微流控芯片內(nèi)相出口內(nèi)徑及芯片傾斜角度，可實(shí)現(xiàn)螺旋纖維半徑、螺距及幅度的精確調(diào)控。

“經(jīng)過了物理化學(xué)相轉(zhuǎn)化過程，能夠有效地制造可拉伸、柔韌和生物相容性的螺旋微纖維，雙向拉伸強(qiáng)度均超過14MPa,約為同類型靜電紡絲纖維的6倍。”陳蘇進(jìn)一步解釋說，基于聚合物在不同溶劑中的溶解度參數(shù)差異，聚合物溶液(內(nèi)相)與凝固浴(外相)發(fā)生溶劑交換，從而導(dǎo)致聚合物溶液粘度增加并發(fā)生相分離，最終使纖維螺旋化。

“較之傳統(tǒng)直纖維膜，螺旋纖維膜與內(nèi)臟接觸面積更小，是前者的4%。”陳蘇舉例道，螺旋形貌使人造腹壁具有雙向拉伸性，其機(jī)械性能及彈性更接近于人體組織。

“就好比織布時用的紗支和密度不一樣，布匹的性能不一樣。螺旋纖維膜由于雙向拉伸彈性強(qiáng)，承載壓強(qiáng)大，更能‘托’住器臟，防止內(nèi)臟‘漏’出來，避免切口疝形成，也促進(jìn)更快愈合。”劉吉東形象地解釋道，傳統(tǒng)醫(yī)用聚丙烯網(wǎng)及水凝膠敷料強(qiáng)度低，易形成切口疝，且排異性強(qiáng)，存在術(shù)后組織粘連和發(fā)生炎癥等風(fēng)險。而現(xiàn)在研發(fā)出的微流控紡絲技術(shù)構(gòu)筑的螺旋纖維，編織成的人造皮膚，敷料接觸面更小，皮膚組織更不容易粘連，愈合效果更好。

陳蘇介紹，目前該方法可以廣泛應(yīng)用于聚己內(nèi)酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚砜、聚醚砜等多種聚合物的制備，打破了傳統(tǒng)方法原材料的局限性。(楊芳 科技日報記者 金鳳)