生物医用领域及其它应用文献

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1、文献-生物医学领域及其他传统上动脉血管被描述为具有不同材料性能的三层，分别为：内层、中层、外层。每一层的真实结构以及功能比我们想象的更复杂，也很难由组织工程材料获得。各层没有真正的集成，机械应力就集中在层接口界面，这样会增加分层失效的几率。未来组织工程材料最重要的因素之一是开发可模拟天然组织架构和功能的支架，虽然这在概念上和理论上可行，但在器官组织工程应用中概括特定的结构组分和功能特性基本上无法实现，GreyCP等在Biomaterials杂志上发表创新工作用梯度电纺丝法制备了层状抗分离组织工程

2、支架。梯度电纺丝技术为电纺射流提供了一个连续变化的聚合物浓度，使得支架在垂直于z轴方向的纤维平均直径具有可控的转换，这种转换降低了应力在不同边界层的集中，这使得在相对表面上制备具有不同纤维尺寸和不同材料性能的支架成为了可能，而且还能排除边界层导致的分层失效。在对层压式分层电纺支架进行材料测试时，其表现出了易延展性，而且出现多相失效。相反，在相对表面上通过梯度电纺制备的同类纤维支架会发生断裂、分层，以及物理结构集成。梯度电纺还能够消除高度取向纤维支架中存在的各向异性张力。在顶破试验中，相比于其他由

3、单一浓度电纺或双层层压式电纺制备出的无规或取向纤维支架，由梯度电纺制备的取向纤维支架显示出了优越的材料性能。Grey,C.P.;Newton,S.T.;Bowlin,G.L.;etc.Gradientfiberelectrospinningoflayeredscaffoldsusingcontrolledtransitionsinfiberdiameter.Biomaterials,2013,34(21),4993-5006.可促进心肌修复和再生的仿生嫁接技术的发展是心脏组织工程中一个重大挑战。

4、许多研究中已经应用工程支架来模仿天然心肌组织的结构以及精确调节心脏细胞的功能。WangPY[1]等以聚苯乙烯和聚氨酯为基底材料，探讨了不同硬度的纳米沟槽基底对大鼠心肌细胞响应的影响，细胞内结构蛋白的分布表明，表面形貌和基底硬度可调节肌动蛋白细胞支架的组织和细胞内的粘附斑，使得心肌发生收缩行为；DanK[2]等通过静电纺分别得到了无规PG（PCL/Gelatin）复合纳米纤维支架和取向PG复合纳米纤维支架来模仿取向的细胞外基质，取向的PG纳米纤维表现出了各向异性的浸润性能和机械性能，可配合天然心肌

5、组织各向异性的性能要求。可作为再生心肌梗死等心脏缺陷的合适基底。然而，之前的这些尝试仍不能够同时囊括心肌细胞外间质（ECM）的化学、机械和结构性质。KharazihaM[3]等采用静电纺的方法制备了弹性、可生物降解的聚癸二酸丙三醇酯/明胶（PGS:Gelatin）复合纳米纤维支架，具有多种化学组成、刚度且各向异性。实验结果表明，通过结合PGS，可以获得仿左心室心肌结构的各向异性纳米纤维支架。此外，研究人员对不同PGS含量的PGS:gelatin支架上，新生的大鼠心脏纤维原细胞（CF）的贴壁生长、

6、增殖和分化以及心肌细胞（CM）的蛋白质表达、排列和收缩功能做了测试。含有33%质量分数PGS的取向纳米纤维支架能够诱发CM同时收缩的最佳浓度，同时显著地改善了细胞排列情况。KharazihaM等的研究说明了取向结构的PGS:Gelatin纳米纤维支架可以支持心肌细胞组织、表型和收缩，并且有可能以此为基础开发心脏组织工程的临床相关构架。间叶干细胞（MSCs）由于其具有良好的实用性、扩张力以及可分化成多种细胞的能力而被广泛应用与组织工程领域。MSC的一个重要的临床应用就是软骨修复。目前所用临床修复缺

7、损软骨的方法在功能软骨的组成以及力学性能的再生能力方面有限制。ChungC[1]等研究发现软骨组织工程的最大挑战是细胞来源问题。成熟的透明软骨没有血管和淋巴，细胞组成只有组织体积的5%。因此，关节软骨受创或损伤通常会导致健康组织的最终损耗，从而引起疼痛和不适。AhmedT[2]等采用自身软骨移植方法来替代传统技术，软骨组织工程可以模仿天然软骨的生物力学环境且具有较好的综合能力，在短期内可以达到较好的临床效果。MSCs是软骨组织工程细胞的普遍来源，且已有很多研究小组发现水凝胶的性能可最大程度上修复

8、MSC软骨再生。然而，这些研究中缺乏与深度相关的阐述，天然软骨细胞复杂力学性能的成果也还没有在纳米纤维系统中进行深入研究。电纺丝技术能够制备模拟胞外间质的纳米纤维性质的支架结构（比如透明软骨细胞中胶原纤维的尺寸以及与深度相关的定向排列），因此近来引起广泛关注。KimIL[3]等通过纤维内的交联密度和RGD密度，分别描述了静电纺透明质酸（HA）纤维的力学性质和粘附性对人类间叶干细胞（hMSC）的交互作用和基因表达的显著影响。研究发现，hMSC的扩散、增殖和黏着斑的形成与RGD密度有关的，但是与所使