静电纺丝进展 3 Sep.2017 Spot Your Favorite Contents(季刊Vol.21) Progress in Electrospinning Seasonal Newsletter Provided by Ucalery Co 通永鹿乐些www.ucalery.com
北京永康乐业科技发展有限公司荣誉出品 Medspun系列 A Family of Electro-Spinner 产业化纳米纤维生产设备,具有生 Fibers or Particles Producer in Nano-to-Micro Scale 产连续化,工艺一体化,控制自动 化,安全性高,订制灵活等特点 已服务于上海微创、广州弘健、四 川迪康、烟台隽秀等多家企业。 Eite精英系列 针对追求完美的用户精心设计,凝聚12项 创新科技,历经50多次功能改进,新增显 微摄录系统、激光校准、3D细胞培养板制 备组件等高端配置。将成为您实验室中的 SS通用系列 明星级研发平台,极具展示性 超高性价比,满足静电纺丝常规实验操作, 兼具组织工程交架、取向纤维、核壳纤维、 复合微球制备等更多丰富功能,五个型号 总有一款适合您 纳米静电纺丝设备 十余年清华技术积累,卓越品质保障 全系列设备满足您从科研到产业的全面需求 Handy轻便系列 灵活且实用,可以与已有高压电源或注射泵 联用,更能充分利用实验室的有限空间 数秒之内 出大成果不拘小节。 全系列机型将带给您惊叹的自动化控制及前所未有的便捷 详情请关注公司网站www.ucalery.co 创造纳米微观世界 设备、材料、服务一体化 主要客户 初步沟通 华大学 南工大学轻工与食品学较绕泉老师课 客户需求确认 专注静电纺丝技术mm 大学老肉是 大学口医院 言林大学 伟作样品(小样/成卷 合 +,二 作 样品规格确认 注 中网过 人计”杨传并老师瀑组 北京未能添奸究 量产方案设计 3S 中国地质大学(土童 材料系涂老 流 备选型 生产环境及实施方案可以遨请客户参与完成 程 斯吗m ”签约与行 设备选包括第三方设备供应商的设备方案好 高分子系部正中老读题重庆大学 7活后期服务 广州市键性生物用制品利技有限公司 人员培训 江阴现康量生物学科技 上下游行业信息 有机化学研究所 求是特请投王立老师覆组 产品迭代前期研发 告北工业大 应用化学系军满老的求题苏州 西北工业大 上海微创合作案例 Microport大 微创医大 化学化工 全程服务 四川大学 王玉忠士 of Mater ials chenistry A 华中科技大学翟天佑教 整个开发周期 合作特点 部分学术成 夏和生教授 Journal of Materials Chenistry 技术大学余彦教授 6 中科院过程所杨传芳教授 Carbohydrate Polyers 1) 协同攻克工艺技术 东北林业大学 2)确认产品成形为先東 军燕教授 03un基 广萍教授 Materials 设备服从产品工艺 良银教授 Journal of Water iaIs Scienoe 仍在增加
静电纺丝进展 Progress in electrospinning 目录 纳米纤维与细胞相互作用的生物表界面调控01 2017年“静电纺丝”获批自然科学基金项目统计 12 受静电纺丝法制备氧化物纳米线阵列及其光探测性能研究17 近场静电纺丝初探 21 2017年9月第3期(总第21期) 季刊2012年创刊 主办单位:北京永康乐业科技发展有限公司 学术委员会成员(姓氏拼音首字母升序) 常江陈学思陈义旺冯增国郭宝华 黄争鸣金昌显 李从举李广涛刘天西刘延波 潘伟任杰 邵长路王策危岩杨卫民袁晓燕 朱美芳朱静 编辑部成员 名誉主编:胡平总编:齐宏旭主编:戚妙副主编:芦雪 电子邮箱: journal@ ucalery com 版权声明:本刊所登载的文字和图片版权归主办单位(北京永康乐 业科技发展有限公司)所有,未经书面许可不得转载。本刊保留 切法律追究的权利
Progress in electrospinning 版权声明：本刊所登载的文字和图片版权归主办单位（北京永康乐 业科技发展有限公司）所有，未经书面许可不得转载。本刊保留一 切法律追究的权利。 静电纺丝进展 C O N T E N T S 目 录 17 01 12 21
纳米纤维与细胞相互作用的生物表界面调控 王毅,清华大学摩擦学国家重点实验室 摘要细胞是人体生命活动的基本单位,任何生命活动包括组织的再 生和疾病的爆发等都与细胞的行为密不可分。研究生物医用材料与细 胞的表界面相互作用一直是非常热门而且重要的课题,因为这不仅涉 及到用于人体的生物材料的安全性问题,而且对于组织工程、再生医 学和疾病治疗的硏究有极其重要的意义。近些年来↓随着纳米科技的 快速发展,由静电纺丝技术制备的聚合物纳米纤维成为了一种较新颖 和热门的生物材料,纳米纤维的三维纳米网络结构很好模拟了细胞外 基质的组成结构,因此越来越多的研究人员将精力投入在研究纳米纤 维与细胞表界面相互作用的现象和机理上,以期望能利用纳米纤维的 特殊结构来调控细胞行为,从而实现医学难戇的重大突破。基于此 本调研报告将着重介绍静电纺丝与纳米纤维、细胞生物学基础理论以 及纳米纤维与细胞相互作用的最新进展 关键词:生物材料;静电纺丝;纳米纤维;细胞行为;表界面作用
1 王毅，清华大学摩擦学国家重点实验室 摘要 细胞是人体生命活动的基本单位，任何生命活动包括组织的再 生和疾病的爆发等都与细胞的行为密不可分。研究生物医用材料与细 胞的表界面相互作用一直是非常热门而且重要的课题，因为这不仅涉 及到用于人体的生物材料的安全性问题，而且对于组织工程、再生医 学和疾病治疗的研究有极其重要的意义。近些年来，随着纳米科技的 快速发展，由静电纺丝技术制备的聚合物纳米纤维成为了一种较新颖 和热门的生物材料，纳米纤维的三维纳米网络结构很好模拟了细胞外 基质的组成结构，因此越来越多的研究人员将精力投入在研究纳米纤 维与细胞表界面相互作用的现象和机理上，以期望能利用纳米纤维的 特殊结构来调控细胞行为，从而实现医学难题的重大突破。基于此， 本调研报告将着重介绍静电纺丝与纳米纤维、细胞生物学基础理论以 及纳米纤维与细胞相互作用的最新进展。 关键词：生物材料；静电纺丝；纳米纤维；细胞行为；表界面作用
传统的摩擦学是研究材料表面摩擦行为的学科,即研究相对运动或有相对运 动趋势的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损的基础理论和技术凹。随着摩擦学 的深入发展,摩擦学学科已经发展为跨学科、多学科的科学技术,如纳米摩擦学 口2-、生物摩擦学凹及生物材料的纳米摩擦学囚等,但摩擦学本质上依然是研究构 成摩擦副的至少两个材料或物质或生命体之间的表界面相互作用的学科领域范 畴 细胞是构成生命体的最基本、最重要的组成单位,细胞的行为如粘附、铺展、 增殖、迁移、分化等都与生命生长过程和疾病的发病机理密切相关。细胞与生物 材料的生物表界面相互作用一直是备受关注的课题,其重要性不言而喻,如果能 够研究透细胞一材料表界面的相互作用,那么人为控制细胞的各种行为就变得可 行,这样对组织的再生、疾病的治疗都有着极其重要的意义。聚合物纳米纤维是 研究的比较热门的生物材料之一,纳米纤维不仅可以从结构上模拟细胞基质,而 且其比表面积大而适合载药,已经在组织工程、再生医学和药物控释等领 域得到了广泛应用。 研究纳米纤维与细胞相互作用是很有必要的。细胞在细胞外基质上的粘附调 节着细胞的诸多其他功能如铺展、增殖和分化等,因而在胚胎发育、成熟组织机 体内平衡和疾病的发病机理等方面起着至关重要的作用012。但是由于细胞外基 质的生理和生化功能太难以实验方法模拟,人工合成的材料已经在细胞行为调控 方面显得至关重要,比如水凝胶材料的力学性能、结构和化学成分都能精细控制, 在这样光滑和扁平的表面上的细胞行为已经被大量广泛研究1315。不过在体内 细胞外基质是一个三维的复杂微纳米纤维结构,显然水凝胶材料是很难模拟的 l618聚合物纳米纤维结构恰恰非常好的模拟了人体细胞外基质的结构,而且静 电纺丝方法制备的纳米纤维可以非常好的调控纤维的结构和性能,因此如果研究 好了各种不同结构和性能的纳米纤维与细胞的表界面相互作用的机理,那么不仅 细胞外基质如何与细胞相互作用的机理也可以被揭示(有助于更深入了解和认识 生命过程),而且人为控制细胞的行为也变得可能(有助于更好地控制和改造生 命过程)。 提到材料与细胞的表界面作用,首先不得不提细胞自身的表面结构和其行 为。这部分将先简单介绍细胞表面构成以及细胞的增殖、粘附(黏着)、分化和 迁移(运动)等行为的相关基础知识,然后再基于近些年已经发表的文献介绍纳 米纤维与细胞的表界面作用的最新进展。 细胞是生命活动的基本单位,对于生命的重要性不言而喻,可以毫不夸张地 说,细胞就等于生命明。构成生命体的细胞种类繁多,形态结构与功能各异,但 是却又有共同的基本点如相似的化学组成、磷脂一蛋白双分子层组成的生物膜
2 传统的摩擦学是研究材料表面摩擦行为的学科，即研究相对运动或有相对运 动趋势的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损的基础理论和技术[1]。随着摩擦学 的深入发展，摩擦学学科已经发展为跨学科、多学科的科学技术，如纳米摩擦学 [2, 3]、生物摩擦学[4]及生物材料的纳米摩擦学[5]等，但摩擦学本质上依然是研究构 成摩擦副的至少两个材料或物质或生命体之间的表界面相互作用的学科领域范 畴。 细胞是构成生命体的最基本、最重要的组成单位，细胞的行为如粘附、铺展、 增殖、迁移、分化等都与生命生长过程和疾病的发病机理密切相关。细胞与生物 材料的生物表界面相互作用一直是备受关注的课题，其重要性不言而喻，如果能 够研究透细胞—材料表界面的相互作用，那么人为控制细胞的各种行为就变得可 行，这样对组织的再生、疾病的治疗都有着极其重要的意义。聚合物纳米纤维是 研究的比较热门的生物材料之一，纳米纤维不仅可以从结构上模拟细胞基质，而 且其比表面积大而适合载药，已经在组织工程[6]、再生医学[7]和药物控释[8, 9]等领 域得到了广泛应用。 研究纳米纤维与细胞相互作用是很有必要的。细胞在细胞外基质上的粘附调 节着细胞的诸多其他功能如铺展、增殖和分化等，因而在胚胎发育、成熟组织机 体内平衡和疾病的发病机理等方面起着至关重要的作用[10-12]。但是由于细胞外基 质的生理和生化功能太难以实验方法模拟，人工合成的材料已经在细胞行为调控 方面显得至关重要，比如水凝胶材料的力学性能、结构和化学成分都能精细控制， 在这样光滑和扁平的表面上的细胞行为已经被大量广泛研究[13-15]。不过在体内， 细胞外基质是一个三维的复杂微纳米纤维结构，显然水凝胶材料是很难模拟的 [16-18]。聚合物纳米纤维结构恰恰非常好的模拟了人体细胞外基质的结构，而且静 电纺丝方法制备的纳米纤维可以非常好的调控纤维的结构和性能，因此如果研究 好了各种不同结构和性能的纳米纤维与细胞的表界面相互作用的机理，那么不仅 细胞外基质如何与细胞相互作用的机理也可以被揭示（有助于更深入了解和认识 生命过程），而且人为控制细胞的行为也变得可能（有助于更好地控制和改造生 命过程）。 提到材料与细胞的表界面作用，首先不得不提细胞自身的表面结构和其行 为。这部分将先简单介绍细胞表面构成以及细胞的增殖、粘附（黏着）、分化和 迁移（运动）等行为的相关基础知识，然后再基于近些年已经发表的文献介绍纳 米纤维与细胞的表界面作用的最新进展。 细胞是生命活动的基本单位，对于生命的重要性不言而喻，可以毫不夸张地 说，细胞就等于生命[19]。构成生命体的细胞种类繁多，形态结构与功能各异，但 是却又有共同的基本点如相似的化学组成、磷脂—蛋白双分子层组成的生物膜