納米纖維是具有納米直徑和特定長度直徑比的長線狀材料。納米纖維具有多孔網狀結構，具有極高的比表面積，可進行化學修飾和裝載藥物。金屬化納米纖維是一種新型材料，它通過靜電紡絲摻雜、化學修飾和負載方法將金屬與納米纖維結合在一起，從而提高了傳統納米纖維的性能屬性。由于其獨特的物理和化學性質，金屬化納米纖維是物理化學、材料科學和電池制備領域迅速發展的多樣化材料。隨著先進制備技術和材料生物相容性水平的提高，金屬化納米纖維憑借其優異的導熱性、導電性和獨特的金屬特性，其應用正逐漸擴展到生物醫學領域。
鑒于此，澳門大學代云路教授、東華大學史向陽教授、山西醫科大學張瑞平教授合作，總結了金屬化納米纖維在生物醫學中的應用。本綜述建議以安全性和穩定性為主要材料選擇準則，制備用于組織工程、藥物輸送、腫瘤治療、傷口愈合和生物傳感應用的金屬化多功能納米纖維。另外，綜述也總結了生物醫學應用納米纖維的未來的研發方向。
納米纖維的合成與改性
圖1：金屬化納米纖維的設計、改性、表征及其在生物醫學的應用示意圖。
金屬化納米纖維復合材料的形態分類
金屬化納米纖維的應用是生物醫學領域的一個新興研究課題。研究人員設計并合成了具有不同形態的納米纖維和納米材料，以實現高度專業化的應用。根據納米纖維的不同形態，建立了不同功能的納米纖維，包括與納米纖維結合的金屬有機框架（MOFs）和金屬多酚網絡（MPNs）、形成不同水凝膠類似物的納米纖維以及與納米顆粒結合的納米纖維。
表1：金屬化納米纖維的生物傳感器設計方案
金屬化納米纖維作為具有優異性能的材料，在生物醫學領域前景廣闊，但仍存在一些局限性。因此，可以從以下幾個方面考慮改進金屬化納米纖維的制備和應用。1) 金屬納米纖維的安全性不容忽視。由于涉及生物醫學應用，研究人員選擇的材料必須是無毒無害的，尤其要注意金屬的副作用、代謝方式和可能的身體免疫反應。2) 必須進一步優化金屬化納米纖維的合成方法和多靶點的改性。在納米纖維的表面改性過程中，可通過特定的官能團（羧基、氨基、酰胺、烷氧基、磺酸基等）對納米纖維進行改性，從而拓寬金屬化納米纖維的應用領域。此外，隨著人工智能的發展，制備過程可結合人工智能進行優化選擇。3) 金屬化納米纖維材料的設計可在材料科學、納米技術、藥學和臨床醫學等多個領域得到提升。研究人員需要拓展應用領域，重點解決制藥行業的實際問題。4) 臨床轉化一直是納米材料面臨的挑戰。如何在工業化生產金屬化納米纖維的同時，確保其產品的穩定性、安全性和可控性，是研究人員需要攻克的一大難題。盡管存在這些缺點，但隨著技術的進步和應用需求的增加，金屬化納米纖維仍具有廣闊的應用前景。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302044
- 吉大陳學思院士、孫靜教授團隊 JACS：聚類肽輔助因子精準調控熊果酸螺旋納米纖維原位動態組裝實現協同腫瘤增效治療 2025-05-13
- 蘇州大學程絲教授團隊 Small：具有徑向/定向組合結構的高效拒鹽納米纖維水凝膠基太陽能蒸發器 2025-05-06
- 華南師大張振、湖北大學尤俊 Carbohyd. Polym.：“準溶劑”自剝離法低能耗制備纖維素納米纖維 2025-04-24
- 福建理工陳汀杰/華南農大楊宇/香港城大孫嘉績 ACHM：基于PVA/PF@CNT水凝膠的雙模式傳感器用于生物醫學信號檢測 2025-04-11
- 四川大學王云兵/羅日方、西安市中心醫院潘軍強等ACS Nano綜述：工程化細胞膜涂層技術的生物醫學應用 - 從納米尺度到宏觀尺度 2025-03-28
- 北大雷霆教授課題組誠聘博士后、科研助理 - 生物醫學工程、生物電子 2025-02-10
