生物功能高分子材料广泛应用于生物医学领域，其中静电纺丝（缩写为“e-spin”）是制备各种生物功能高分子材料最简单、最直接的技术。与传统的纺纱技术（如溶液纺丝和熔融纺丝）相比，静电纺丝使用静电力来加工聚合物溶液并生产微米级或纳米级的材料。静电纺丝不仅可用于制造纳米纤维，还可制造具有多种拓扑结构的纳米材料。超过一半的静电纺丝材料应用于生物医学领域，包括组织工程、伤口愈合、药物/生物活性分子递送、诊断和仿生学。本文重点介绍了静电纺生物功能纳米材料的拓扑结构设计和生物医学应用的最新进展。

【成果简介】

       静电纺丝是一种高度通用的技术，可将聚合物或相关材料加工成直径范围从微米到纳米级的纤维材料。早期静电纺材料主要是聚合物，形态主要是纤维。在过去的二十年中，科研人员在选材和形貌方面都取得了很多进展，制备了包括金属、金属氧化物、碳材料和有机/无机复合材料的静电纺丝，以及制造了珠、管以及多级结构等纤维之外的更多形态。此外，还探索了多种有前景的应用，主要包括生物、能源、催化、环境和机械增强，其中一半以上专注于生物医学应用。比如，设计电纺纳米材料以模拟细胞外基质的结构特征，用于细胞生长和营养物转运；封装或附着有生物活性分子和药物的电纺纳米材料可用于递送分子；由于高孔隙率和大比表面积，它们还可以用于医学诊断以增强特异性、灵敏度和信号传导能力。此外，电纺纳米材料可以组装成各种有趣的仿生结构。所有这些特点使得静电纺丝成为制造生物功能纳米材料的有力工具，用于涉及人类健康的一系列生物医学应用，主要包括组织工程、伤口愈合、药物/生物活性分子递送、诊断和仿生学。

        近期，天津大学化工学院仰大勇教授联合天津大学材料学院袁晓燕教授、北京航空航天大学赵勇教授和国家纳米科学中心蒋兴宇研究员在高分子领域权威综述期刊Progress in Polymer Science上发表了题为“Bio-functional electrospun nanomaterials: From topology design to biological applications”的综述论文。论文第一作者为天津大学化工学院博士生韩金鹏。作者对e-spin纳米材料拓扑结构进行分类，制作了一张 “拓扑结构周期表”，电纺纳米材料的拓扑结构根据内在逻辑关系分为三类：个体、杂化体和组装体；对该领域进行简洁明了的总结，为研究者提供有价值的参考，以便针对特殊应用功能选择特定拓扑结构和相应制造策略；深入系统地讨论了各类拓扑结构在生物医学应用中的最新进展，阐明材料结构与功能和应用之间的关系。