《Materials Today Chemistry》：Fabrication and characterization of superabsorbent membranes constructed from electrospun core-sheath antibacterial fibers
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三轴电纺技术制备核壳结构超吸水纤维并负载抗菌药物，显著提升慢性创面敷料的水吸收与保持能力及抗菌性能，实现药物缓释与结构支撑的协同效应。
陈晨|徐颖|沈月玲|邹成|杨瑶瑶|于登光
上海科技大学材料与化学学院，中国上海中工路516号，200093
摘要
本研究将三轴静电纺丝技术应用于超强吸水敷料的制备，旨在提高其吸收慢性伤口产生的渗出物的能力。选择聚丙烯酸（PAA）作为中间层材料，而疏水性聚合物聚苯乙烯（PS）和聚己内酯（PCL）分别作为结构支撑层和保护层，从而制备出具有三层芯壳结构的静电纺丝纤维。通过加入银纳米粒子（AgNPs）和盐酸四环素（TCH），赋予这些纤维抗菌性能。所得纤维膜能够吸收超过其自身重量六倍的生理盐水，并在200克重压下保持超过80%的吸收液体，展现出优异的吸水性和保水性。此外，该膜还具有显著的柔韧性和抗菌效果，加载的TCH在24小时内释放量超过90%，使其成为慢性伤口护理的理想选择。
引言
敷料是伤口管理中的关键组成部分，已从单纯的被动覆盖材料发展成为能够主动调节伤口微环境并促进愈合过程的功能性材料[1,2]。从容易造成二次损伤的传统纱布，到具有保湿和吸液功能的现代敷料（如水凝胶和藻酸盐），其护理性能得到了显著提升[[3], [4], [5], [6]]。然而，现代敷料在调节宏观结构、促进组织再生和改善渗出物吸收能力方面仍存在一定的局限性[7,8]。
随着静电纺丝技术的快速发展[9,10]，包括天然聚合物、合成聚合物、碳基物质和无机功能颗粒在内的多种材料可用于制备纳米纤维[11,12]。这大大扩展了静电纺丝纳米纤维的应用范围并提升了其功能。由于静电纺丝纳米纤维膜具有高氧气透过性、优异的拉伸强度、可调节的孔隙率以及可定制的功能特性[[13], [14], [15]]，因此引起了广泛的研究兴趣。研究表明，这类敷料能更好地附着在伤口表面并促进疤痕愈合[16]。其纳米级直径和高度多孔的结构使得药物的有效装载、分散和释放成为可能[17]。通过添加银纳米粒子（AgNPs）、盐酸四环素（TCH）、聚氧乙烯醚（POX）、氧化锌（ZnO）等成分，可以使敷料具备出色的抗菌性能[18]。
本研究中将三轴静电纺丝技术应用于超强吸水纤维的制备，得到了具有三层芯壳结构的PCL/PAA/PS纤维。外层、中层和内层分别起到保护、超强吸水和支撑的作用。通过对纤维的形态、组成和吸水性能的表征，研究了纳米尺度上的结构-活性关系。此外，通过加入抗菌剂和缓释药物，这些纤维不仅具备了抗菌性，还具备抗炎性能，同时保持了超强吸水性，从而探讨了这种新型超强吸水纤维作为慢性伤口敷料的可行性。
材料
聚己内酯（PCL，分子量=80,000）和聚苯乙烯（PS，分子量=192,000）购自中国上海Sigma-Aldrich有限公司。聚丙烯酸（PAA，分子量=450,000）、银纳米粒子（AgNPs，粒径60-120纳米）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）购自中国上海Aladdin生化技术有限公司。盐酸四环素（TCH，分析级）和氯化钠购自中国上海Macklin生化技术有限公司。四氢呋喃（THF）
设计理念
喷丝头的设计在静电纺丝技术中具有重要意义，因为它可以有效地控制静电纺丝纳米纤维的内部结构。随着多流体静电纺丝技术的进步，使用三轴喷丝头制备三层芯壳纳米纤维的过程已趋于成熟。这种三层芯壳静电纺丝纳米纤维在多个应用领域也进行了深入研究
结论
本研究采用三轴静电纺丝技术制备了超强吸水纤维，并通过加入银纳米粒子（AgNPs）和盐酸四环素（TCH）增强了其抗菌性能，从而探讨了其作为慢性伤口敷料的潜在应用。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析显示，这些纤维具有均匀的直径分布和典型的三层芯壳结构。纤维膜具有良好的柔韧性，在经过100次折叠后仍保持完整
作者贡献声明
陈晨：撰写初稿、数据整理。徐颖：撰写初稿、实验设计。沈月玲：撰写初稿、实验设计。邹成：撰写初稿。杨瑶瑶：撰写、编辑、监督、资金获取、概念构思。于登光：撰写、编辑、监督。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
