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Adv.Sci:先進(jìn)金屬化納米纖維在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用(山西醫(yī)科大學(xué)張瑞平教授、東華大學(xué)史向陽(yáng)教授、澳門大學(xué)代云路教授)
2024-04-17 13:54:45       來(lái)源: Advanced Science

納米纖維是具有納米直徑和特定長(zhǎng)度直徑比的長(zhǎng)線狀材料。納米纖維具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有極高的比表面積,可進(jìn)行化學(xué)修飾和裝載藥物。金屬化納米纖維是一種新型材料,它通過(guò)靜電紡絲摻雜、化學(xué)修飾和負(fù)載方法將金屬與納米纖維結(jié)合在一起,從而提高了傳統(tǒng)納米纖維的性能屬性。由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),金屬化納米纖維是物理化學(xué)、材料科學(xué)和電池制備領(lǐng)域迅速發(fā)展的多樣化材料。隨著先進(jìn)制備技術(shù)和材料生物相容性水平的提高,金屬化納米纖維憑借其優(yōu)異的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和獨(dú)特的金屬特性,其應(yīng)用正逐漸擴(kuò)展到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

鑒于此,山西醫(yī)科大學(xué)張瑞平教授、東華大學(xué)史向陽(yáng)教授、澳門大學(xué)代云路教授合作,總結(jié)了金屬化納米纖維在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。本綜述建議以安全性和穩(wěn)定性為主要材料選擇準(zhǔn)則,制備用于組織工程、藥物輸送、腫瘤治療、傷口愈合和生物傳感應(yīng)用的金屬化多功能納米纖維。另外,綜述也總結(jié)了生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用納米纖維的未來(lái)的研發(fā)方向。第一作者為山西醫(yī)科大學(xué)教師?,|。

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納米纖維的合成與改性

除了經(jīng)典的電紡絲技術(shù)外,研究人員還探索了多種變體合成納米纖維方式,包括多針、無(wú)針、共靜電紡絲和同軸電紡絲方法。這些方法具有多種優(yōu)勢(shì),而且都能合成金屬化納米纖維。較多的研究嘗試將金屬納米粒子摻雜到電紡混合納米纖維中,從而在納米纖維中隨機(jī)分布納米粒子。這種方法使金屬分布不均勻,而且過(guò)程不可控。其他的制備方式包括結(jié)合電紡絲方法的原位復(fù)合,以及結(jié)合納米纖維表面金屬的生長(zhǎng)和合成的金屬鹽原位還原。

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圖1:金屬化納米纖維的設(shè)計(jì)、改性、表征及其在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用示意圖。

金屬化納米纖維復(fù)合材料的形態(tài)分類

金屬化納米纖維的應(yīng)用是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新興研究課題。研究人員設(shè)計(jì)并合成了具有不同形態(tài)的納米纖維和納米材料,以實(shí)現(xiàn)高度專業(yè)化的應(yīng)用。根據(jù)納米纖維的不同形態(tài),建立了不同功能的納米纖維,包括與納米纖維結(jié)合的金屬有機(jī)框架(MOFs)和金屬多酚網(wǎng)絡(luò)(MPNs)、形成不同水凝膠類似物的納米纖維以及與納米顆粒結(jié)合的納米纖維。

表1:金屬化納米纖維的生物傳感器設(shè)計(jì)方案

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總結(jié):

金屬化納米纖維作為具有優(yōu)異性能的材料,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域前景廣闊,但仍存在一些局限性。1) 金屬納米纖維的安全性不容忽視。由于涉及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,研究人員選擇的材料必須是無(wú)毒無(wú)害。2) 必須進(jìn)一步優(yōu)化金屬化納米纖維的合成方法和多靶點(diǎn)的改性。在納米纖維的表面改性過(guò)程中,可通過(guò)特定的官能團(tuán)對(duì)納米纖維進(jìn)行改性,從而拓寬金屬化納米纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。3) 金屬化納米纖維材料的設(shè)計(jì)可在材料科學(xué)、納米技術(shù)、藥學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域得到提升。研究人員需要拓展應(yīng)用領(lǐng)域,重點(diǎn)解決制藥行業(yè)的實(shí)際問(wèn)題。4) 臨床轉(zhuǎn)化一直是納米材料面臨的挑戰(zhàn)。如何在工業(yè)化生產(chǎn)金屬化納米纖維的同時(shí),確保其產(chǎn)品的穩(wěn)定性、安全性和可控性,是研究人員需要攻克的一大難題。盡管存在這些缺點(diǎn),但隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用需求的增加,金屬化納米纖維仍具有廣闊的應(yīng)用前景。

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