一图读懂：同轴静电纺PLA纳米纤维的生物医用新进展_健康资讯

研究背景：

聚乳酸（PLA）纳米纤维具有独特的结构和功能特性，尤其是核 - 壳结构的聚乳酸纳米纤维，使其成为生物医学工程领域的关键材料。除了具有可再生性、生物降解性和生物相容性外，聚乳酸还因其独特之处，能够满足医疗应用中对环境友好型和可持续材料日益增长的需求。由于其机械强度、降解速率可调节，生物相容性优良，且能够形成复杂的纤维结构，聚乳酸是支架、植入物和生物医学装置的理想材料。先进的静电纺丝技术便于对聚乳酸纳米纤维进行精确调控，在保持其结构完整性的同时，还能实现生物活性化合物的包封及可控释放。核 - 壳结构可增强机械性能、细胞黏附和增殖能力，使其适用于各种先进的生物医学应用。此外，与其他合成的不可降解聚合物相比，聚乳酸的降解产物对环境的影响小得多，这是其显著优势。

本文综述了同轴静电纺丝法制备聚乳酸纳米纤维的技术、其优势以及在创新医疗产品和可持续生物医学实践中的潜在应用。相关研究内容以“Innovations in Core–Shell Electrospinning: A Comprehensive Review in Recent Advances of Core–Shell Electrospun Polylactic Acid Nanocomposite Fibers for Potential Biomedical Applications”为题目，发表在期刊《ACS Biomaterials Science & Engineering》上。

本文要点：

1、综述了核壳电纺聚乳酸（PLA）纳米复合纤维在生物医学领域的最新进展。

2、PLA 因生物可降解、生物相容性、可再生等特性，成为理想的生物材料，其通过同轴电纺等先进技术可制备核壳结构纤维，该结构能增强机械性能、细胞黏附和增殖，并实现生物活性物质的控释。

3、核壳电纺 PLA 纤维在伤口愈合、药物递送、组织工程、生物传感器等领域应用广泛，

4、探讨了其制备技术（如单针电纺、乳液电纺、同轴电纺等）、结构类型（核 - 鞘双组分、中空纤维等）、性能优化及面临的挑战（如规模化生产、材料相容性）与未来展望。

一张图读懂全文：

聚乳酸（PLA）的合成、结构与特性

合成：

前体乳酸由玉米淀粉或甘蔗发酵生成，经纯化后通过直接缩合聚合、共沸脱水缩合、开环聚合（ROP，工业首选）等方法合成。

存在三种 enantiomeric 形式：PLLA、PDLA、PDLLA，1954 年 DuPont 实现高分子量 PLA 用于手术缝合线和骨植入物。

物理与屏障特性：

熔点（Tm）：PLLA 165-180°C，PDLA 145-160°C，PDLLA 150-170°C；玻璃化转变温度（Tg）影响刚性与灵活性。

屏障性能：结晶度越高，气体渗透率越低（如双轴取向 PLA 的甲烷渗透率比其他薄膜低 4.5 倍）；水吸收率约 0.5%，适合食品包装和生物医学。

机械与降解特性：

拉伸强度受分子量、结晶度影响，添加 ZnO 纳米颗粒或纤维素纳米晶须（CNWs）可增强（如 5wt% CNWs 使模量和拉伸强度分别提升 22 倍和 5 倍）。

降解通过水解和微生物作用，低分子量 PLA 降解更快，适配药物递送和包装。

核壳结构类型

核 - 鞘双组分纤维：鞘层提供结构支持，核层负载功能物质（如 PLA 为鞘，含抗菌剂的纤维素为核）。

中空纤维：中心有空腔，比实心纤维细 2-4 倍，表面积更大，适合组织工程（如 PU/PLA 中空纤维的拉伸强度达 7.19MPa）。

含封装微粒纤维：核层封装药物或生物活性物质，实现控释（如 PLA 封装四环素，通过鞘层厚度调节释放速率）。

Janus 结构：两侧理化性质不同（如一侧超疏水、一侧超亲水），适合油水分离和多功能递送。

与其他合成聚合物（如 PCL）相比，PLA 作为生物材料的核心优势是什么？

PLA 的核心优势包括：①环境影响更低，降解产物对环境影响小；②亲水性更高，更适合需要与生物流体交互的场景；③降解速率更适宜，可通过分子量调节，适配伤口愈合等需快速修复的应用；④可再生来源，由玉米淀粉或甘蔗等可再生材料制备，符合可持续发展目标。

核壳结构的 PLA 纳米纤维在伤口愈合应用中，如何实现 “抗菌 + 促再生” 的双重功能？

通过核壳结构的功能分区实现：①鞘层可负载抗菌剂（如左氧氟沙星、Ag 纳米颗粒），直接接触伤口表面，抑制细菌滋生（如 PLA / 壳聚糖核壳纤维对大肠杆菌的抗菌率达 100%）；②核层可负载生长因子（如 bFGF）或抗炎药物（如姜黄素），通过鞘层的控释作用缓慢释放，促进细胞增殖和组织再生（如 PLA/PVA 核壳纤维的姜黄素缓释可加速伤口再上皮化）。同时，纤维的高孔隙率和表面积利于氧气交换和细胞黏附，进一步增强愈合效果。