生物医用膜 · 文献综述

静电纺丝术后防粘连膜:材料、结构与研究进展

从腹腔手术后的组织隔离,到肌腱滑动界面的保护,再到心包修复中的防粘连,纤维膜需要应对不同的使用环境。静电纺丝为这些需求提供了可调节的纤维骨架,并可与亲水组分、涂层和多层结构结合。本文从代表性文献出发,介绍已经开展的研究,以及这些工作对材料制备的启发。

通力微纳整理11篇代表性研究

本文选取2007—2026年发表的11篇代表性研究,涵盖中国、土耳其、韩国和俄罗斯等地团队的工作,作叙述性综述。内容为通力依据原始文献独立归纳;文中标明研究阶段,研究成果归原作者。

01术后防粘连膜需要解决什么问题

术后防粘连膜通常被设计为暂时性的屏障,在受损组织修复期间减少相邻组织之间不希望发生的连接。材料既要覆盖目标部位,也要适应体液、组织运动和降解过程。对研发人员来说,首先需要明确的是膜将放在哪里、要保持怎样的接触状态,以及希望保护哪一种正常功能。2,5,6,7

不同部位的防粘连膜研发关注点
应用方向材料设计关注点文献中的评价重点
腹腔防粘连膜湿态贴合、覆盖完整性、降解与屏障持续时间粘连范围和程度、组织反应 2,4,7
肌腱防粘连膜包覆与滑动、湿态尺寸稳定、修复部位的活动空间肌腱滑移、关节活动、修复强度 5,8
心包及心脏表面屏障持续运动下的稳定性、固定或缝合、两侧界面功能粘连、组织反应及修复功能 6,11

一个需要在设计阶段区分的问题是:细胞培养支架往往鼓励细胞进入纤维网络,而防粘连屏障需要限制不希望发生的细胞跨越。因此,纤维细、孔隙多或类似细胞外基质,并不能单独说明一张膜适合防粘连;还要观察它在湿态下能否保持有效隔离。7,8

02静电纺丝为防粘连膜提供哪些结构选择

已有研究采用聚己内酯(PCL)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸-己内酯共聚物(PLCL)等材料构建纤维骨架,再通过共混、分层或表面处理调整组织接触界面。静电纺丝的作用,可以是制备整张膜,也可以是制备复合膜中承担支撑或屏障作用的一层。1,4,6,10

亲水复合与表面涂层

透明质酸、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇(PVA)被用于调整润湿和表面细胞附着行为。研究方式包括将亲水组分加入纤维、构建双层膜,或在纤维骨架上形成涂层。相应的设计问题是:表面作用改变后,膜的溶胀、组分流失和湿态强度是否仍满足使用需求。2,4,10

局部载药与双面功能结构

载药纤维把物理隔离与局部释放结合;两面功能不同的Janus膜,则尝试让一面参与固定或修复,另一面承担低黏附、润滑或隔离作用。这些结构让材料可以围绕具体界面分配功能,也需要进一步验证释放过程、层间连接及正常愈合。3,6,9,11

03腹腔防粘连膜 从纤维屏障到亲水复合

PCL纤维膜与局部释放的早期探索

Bölgen等在2007年将PCL电纺膜及含抗菌药物的PCL膜用于大鼠腹壁损伤模型,通过肉眼和组织学观察评价粘连。这项工作较早展示了纤维屏障兼作局部药物载体的研究思路。1

双层膜与PEG/PLGA复合膜

Jiang等在2013年把含透明质酸的PCL层与PCL外层组合成双层膜,并在大鼠盲肠擦伤及腹壁损伤模型中评价。术后14天的观察支持其防粘连作用。对材料设计的启发在于:支撑层与亲水功能组分可以分别安排,再评价整体屏障。2

Li等在2017年进一步比较不同PEG比例的PEG/PLGA电纺膜。研究同时考察结构、降解和大鼠腹腔防粘连表现,其中5% PEG配方在该研究条件下取得较好的综合结果。这提示亲水组分应与纤维骨架共同设计,添加量增加并不必然带来更好的综合表现。4

EGCG载药纤维膜

Shin等在2014年将表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)引入PLGA纳米纤维,研究持续释放、抗氧化行为及大鼠腹膜模型中的防粘连表现。它把研究问题从单纯的组织隔离扩展到局部反应调节。上述腹腔研究均属于动物实验,适合用于理解材料设计,不能直接作为人体疗效结论。3

04肌腱防粘连膜 让隔离与滑动相协调

肌腱周围的纤维膜需要兼顾减少外源瘢痕干扰、保留滑动空间和正常愈合。Chen等2019年的水性聚氨酯电纺膜研究,在兔屈肌腱修复模型中评价了粘连,并考察关节活动、肌腱滑移及力学指标。评价因此从膜表面的细胞行为,进一步延伸到运动功能;该结果仍属于动物验证。5

汪孟姣等2024年报道的壳聚糖/PVA/PCL多组分纤维膜,则关注湿态卷曲、结构和力学稳定性,并开展成纤维细胞相关评价。这项材料与体外研究说明,准备肌腱包覆样品时,浸湿后的形状和尺寸保持应与干态形貌一起考察。8

05心包防粘连膜与Janus贴片 兼顾运动和修复

Jin等2022年刊载的研究将PLCL纳米纤维、PVA气凝胶与褪黑素结合,构建可缝合的复合膜,并在兔心包重建相关实验中观察至术后3个月。研究把可操作性、组织反应与防粘连一起评价,说明心包屏障需要适应固定和持续运动,而非只追求表面低黏附。6

双面功能膜把这种设计进一步细分。Wang等2024年在ACS Nano报道了具有两性离子润滑表面与含氧化铈纤维层的Janus贴片,在大鼠皮肤创伤和子宫损伤相关模型中开展研究。两侧承担不同功能,为同时考虑组织修复与外侧防粘连提供了思路;其结果不能直接外推到其他手术部位。9

Lv等2026年刊载的研究,将生物黏附层、线粒体递送与润滑电纺外层组合,用于大鼠心肌梗死模型中的修复与防粘连。它体现了心脏修复贴片同时管理外侧组织接触的方向,属于动物阶段的复合材料研究。11

另一个更侧重制备组合的例子,是Badaraev等2025年在电纺PLGA骨架上形成PVA涂层,评价结构、力学和细胞附着。该工作停留在材料与体外阶段,但说明纤维骨架和后续涂层可以共同决定最终界面,而不必由单一道工艺承担全部功能。10

06人体研究为电纺防粘连膜提供了什么证据

Xu等2022年论文研究了PLGA与PLA-b-PEG组成的电纺膜,除大鼠和小型猪实验外,还报告了中国4个中心、150例患者的随机研究。补充材料记载,患者于2011—2012年入组,采用单盲、空白平行对照设计,对照组不放置防粘连产品。7

作者报告了短期粘连发生减少的结果。主要粘连评价在术后6—8周通过超声和MRI进行,部分符合条件者接受腹腔镜检查,总观察期为12周。它提供了特定材料与手术条件下的人体研究证据,尚不能据此推导长期肠梗阻、再次手术或慢性疼痛均会减少,也不能用来证明所有电纺膜具有相同表现。7

07从文献方案走向可重复的防粘连膜样品

综合这些研究,防粘连膜开发可以围绕三个问题展开:膜在湿态下能否保持覆盖,组织接触界面是否符合设计目的,以及隔离作用是否与正常修复相协调。对应到静电纺丝制备,需要把配方、纤维结构、复合步骤和样品评价联系起来。2,4,5,6,7,8,10

先定义样品 再讨论设备配置

如果希望比较PLGA或PCL膜的材料配方,可先明确样品尺寸、厚度或面密度、纤维形貌及取样方法;如果研究双层或Janus膜,还需要说明各层任务、沉积顺序和后处理方式。在此基础上,讨论供液、喷头、收集方式和环境控制,设备配置才有具体的样品目标。

把干态成膜与湿态使用放在同一条验证路径上

研究样品除了观察纤维形貌,还应根据用途评价浸湿后的收缩、溶胀、强度、层间结合和屏障完整性。残留溶剂、生物相容性、灭菌影响及降解行为属于材料与产品验证内容,需要结合具体体系开展,不能由设备参数替代。4,6,7,8,10

放大制备时保留可比较的工艺记录

当样品面积或制备时间增加时,可将材料批次、溶液状态、供液、电场、温湿度、收集速度及后处理记录与样品检测结果对应。连续制备需要围绕有效幅宽、单位面积沉积量和批次一致性进行验证,目标是把实验室中明确的结构要求稳定地带到更大尺寸。

08防粘连膜材料研发中的常见问题

PLGA和PCL哪一种更适合制备防粘连膜

文献中两者均有研究实例,但仅凭聚合物名称无法判断适用性。需要同时考虑材料规格、复合组分、湿态结构、降解过程和应用部位,再通过对应试验比较。1,2,4,7

防粘连膜一定需要载药吗

不一定。已有研究分别探索物理屏障、亲水界面、载药纤维及双面结构。是否引入活性组分,取决于希望解决的问题,以及相应释放与生物学验证能否支持设计目标。2,3,4,9,10

静电纺丝设备可以参与哪一步

可以参与纤维骨架、共混纤维或分层纤维结构的制备,也可与涂层、干燥及其他复合工艺衔接。需要先说明整张膜的结构,以及电纺层承担的作用,再选择相应的供液和收集配置。2,6,10

参考文献

以下为本文所用原始研究。研究解读不表示论文作者、研究机构与通力存在设备采购或合作关系。文献[9]与[11]依据原文摘要及书目信息整理,其余文献结合全文核读。

  1. Bölgen N, Vargel I, Korkusuz P, et al. In vivo performance of antibiotic embedded electrospun PCL membranes for prevention of abdominal adhesions. Journal of Biomedical Materials Research Part B, 2007, 81(2):530–543.

    DOI:10.1002/jbm.b.30694 ↗
  2. Jiang S, Wang W, Yan H, Fan C. Prevention of Intra-Abdominal Adhesion by Bi-Layer Electrospun Membrane. International Journal of Molecular Sciences, 2013, 14:11861–11870.

    DOI:10.3390/ijms140611861 ↗
  3. Shin YC, Yang WJ, Lee JH, et al. PLGA nanofiber membranes loaded with epigallocatechin-3-O-gallate are beneficial to prevention of postsurgical adhesions. International Journal of Nanomedicine, 2014, 9:4067–4078.

    DOI:10.2147/IJN.S68197 ↗
  4. Li J, Zhu J, He T, et al. Prevention of intra-abdominal adhesion using electrospun PEG/PLGA nanofibrous membranes. Materials Science and Engineering C, 2017, 78:988–997.

    DOI:10.1016/j.msec.2017.04.017 ↗
  5. Chen SH, Chou PY, Chen ZY, Lin FH. Electrospun Water-Borne Polyurethane Nanofibrous Membrane as a Barrier for Preventing Postoperative Peritendinous Adhesion. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20(7):1625.

    DOI:10.3390/ijms20071625 ↗
  6. Jin D, Yang S, Wu S, et al. A functional PVA aerogel-based membrane obtaining sutureability through modified electrospinning technology and achieving promising anti-adhesion effect after cardiac surgery. Bioactive Materials, 2022, 10:355–366.

    DOI:10.1016/j.bioactmat.2021.08.013 ↗
  7. Xu S, Wang C, Mao R, et al. Surface structure change properties: Auto-soft bionic fibrous membrane in reducing postoperative adhesion. Bioactive Materials, 2022, 12:16–29.

    DOI:10.1016/j.bioactmat.2021.10.040 ↗
  8. 汪孟姣, 吴新康, 王富军, 等. 具有力学与结构稳定性多组分纤维肌腱防粘连膜制备及性能. 生物医学工程与临床, 2024, 28(5):602–610.

    DOI:10.13339/j.cnki.sglc.20240819.018 ↗
  9. Wang Q, Du J, Meng J, et al. Janus Nanofibrous Patch with In Situ Grown Superlubricated Skin for Soft Tissue Repair with Inhibited Postoperative Adhesion. ACS Nano, 2024, 18(19):12341–12354.

    DOI:10.1021/acsnano.4c01370 ↗
  10. Badaraev AD, Plotnikov EV, Bukal VR, et al. Fabrication of PVA Coatings Applied to Electrospun PLGA Scaffolds to Prevent Postoperative Adhesions. Journal of Functional Biomaterials, 2025, 16(2):57.

    DOI:10.3390/jfb16020057 ↗
  11. Lv Y, Zhou X, Wang M, et al. Mitochondria-Loaded Janus Cardiac Patch for Myocardial Infarction Repair and Prevention of Tissue Adhesions. ACS Nano, 2026, 20(1):1462–1480.

    DOI:10.1021/acsnano.5c18334 ↗

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