近日,北京化工大学材料科学与工程学院薛佳佳教授、青岛大学吴桐教授与东华大学李晓然教授合作,在国际学术期刊《Chemical Reviews》(IF=55.8)发表了题为 Fabrication of Tissue Constructs and Organoids Using Electrospun Micro/Nanofibers 的综述论文。该论文全面概述了静电纺丝技术在制备微/纳米纤维构建体中的最新进展,系统总结了该制备技术的多样性及其对纤维结构的调控作用,重点阐述了该技术在类器官制备与组织工程中的应用,并探讨了现存挑战与未来发展方向,为再生医学领域的材料设计与临床转化提供了理论参考。

组织构建体与类器官制备的最新进展,极大地拓宽了再生医学的应用前景。静电纺丝纤维作为一种高效且多功能的平台,能够高度模拟细胞外基质的纤维组分,并重现天然组织或器官的分层结构。本文首先简要介绍了静电纺丝技术,随后重点讨论了近年来的技术创新,涵盖中空喷头静电纺丝、近场直写技术、实心喷头纺丝以及微流控芯片辅助纺丝等多种新型技术,这些技术实现了纤维结构的精准调控。在纤维结构方面,文章系统梳理了涵盖从单根纤维(核壳纤维、中空纤维、并列纤维、微纳复合纤维及表面修饰纤维等)到二维结构(取向调控、图案化及焊接处理等),再到三维纤维支架(纤维束、管状支架、蓬松支架及高级三维结构等)的多尺度组装策略。为进一步突破单一技术的局限,文章总结了静电纺丝与电喷雾技术、焊接技术、气体发泡/冷冻干燥、3D打印及梯度涂层等技术的创新路径,为具有梯度结构和生物活性的智能支架的可控制备提供了新思路。在应用层面,文章重点阐述了静电纺丝纤维在类器官与器官芯片系统(类器官构建、应用及器官芯片)以及组织修复与再生(骨、软骨、肌肉、血管、神经修复及创面愈合等)中的核心作用,介绍了基于纤维支架的类器官培养平台和器官芯片系统在动态生理微环境体外模拟方面的应用。此外,文章还探讨了响应性纤维材料在时空可控释药、光/电刺激响应及实时监测等多功能集成方向的发展潜力。最后,本文明确了当前技术临床转化面临的核心挑战,包括长期生物安全性、功能成熟度及规模化生产的可重复性等问题,并提出了相应的解决方案。

静电纺丝纤维用于组织构建体与类器官制备的概念示意图
该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。
论文信息: T. Wu, R. Hao, Q. Su, L. Sun, T. Zhang, J. Du, M. Fu, Y. Wang, J. Xue, X. Li, Fabrication of Tissue Constructs and Organoids Using Electrospun Micro/Nanofibers, Chemical Reviews (2026). DOI :10.1021/acs.chemrev.5c01140.
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.5c01140