明胶_胶原的静电纺丝研究进展_李欢

第27卷第1期

2007年3月明　胶　科　学　与　技　术

TheScienceandTechnologyofGelatinVol.27.No.1Mar.2007.

　综述评论　

明胶、胶原的静电纺丝研究进展

李　欢

北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029

摘要:静电纺丝技术是利用聚合物溶液(或熔

体)在电场下的喷射,来制备纳米级超精细纤

维的一种新型加工方法,具有快速、高效、设备

简单、易于操作,而且易于控制制品化学组分

和物理性能等优点。近年来,对合成和天然聚

合物电纺的不断研究和发展,使其成为一种新

型组织工程多孔支架制备方法;由于电纺支架

具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天

然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生

细胞外基质的结构特点,静电纺丝越来越有望

成为制备理想的组织工程支架的技术。本文

对明胶、胶原,及其与其他合成或天然高分子

的静电纺丝行为进行了总结。

关键词:静电纺丝,明胶,胶原,纳米纤维,组织

工程。

电纺丝(electrospinning)又称静电纺丝

(electrostaticspinning),是一种利用聚合物溶液

或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝

加工的工艺。近年来,电纺丝作为一种可制备

超精细纤维的新型加工方法,引起了人们的广

泛关注。理论上,任何可溶解或熔融的高分子

材料均可进行电纺丝加工[2]料时,越来越注重原料的仿生性能,不但要求其有很好的生物相容性,还要求其能够模拟细胞外基质或具有生物传导性或诱导性;又由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点。因此,天然高分子的电纺已成为目前研究的热点。近几年国内外在此领域的研究当中,与其他天然高分子相比,明胶和胶原具有更为广泛的应用。本文综述了明胶和胶原单独、与其他原料混合、叠层、同轴电纺,以及用明胶改性电纺聚合物等的研究现状。1　静电纺丝技术简介在电纺丝过程中,喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。在外加电场作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在电场诱导下表面聚集电荷,受到一个与表面张力方向相反的电场力。当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的“泰勒锥”(Taylorcone)。而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳,产生频率极高

的不规则性螺旋运动。在高速震荡中,喷射流

被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径

在纳米(nm)级的纤维,并以随机的方式散落

在收集装置上,形成无纺布,或者用移动或旋

转的接收装置获得朝一定方向取向的纳米纤

维毡。

。目前世界上已成功地进行电纺丝加工的聚合物超过30种,包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯、聚羟基烷酸酯等合成高分子,以及明胶、胶原、透明质酸、右旋糖酐、DNA、丝蛋白等天然高分子。在组织工程快速发展的今天,研究者们在