水凝胶纤维同时具有水凝胶的性能特点与纤维的结构优势，其独特的生物学/工程学制造优势受到研究者的广泛关注。兼容传统编织、纺织、堆叠等加工策略的水凝胶纤维可以有效构建一维、二维、三维产品，在生物医用领域具有极大的应用前景。目前，水凝胶纤维的制备方法主要包括模板法、预凝胶牵伸法、静电纺丝/溶液喷射纺丝、微流控纺丝法与湿法纺丝法等。然而，水凝胶的三维网络结构特性及其较弱的力学性能限制了其牵伸加工，因而无法通过机械牵伸的方法制备小直径的水凝胶纤维，这极大限制了水凝胶纤维的应用研究。因此，亟需开发一种高效可控、适应范围广的方法用于规模化制备直径可控、力学性能优异的水凝胶纤维。
近期，江南大学李大伟副研究员与上海肺科医院陈昶教授、孙维言医师团队合作在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Vortex-inspired Hydrodynamic Drafting Spinning Platform for Large-scale Preparation of Hydrogel Fibers”的研究成果。该成果设计了一种流体动力牵伸纺丝平台（HDSP）用于规模化制备直径可控的水凝胶纤维。通过调节纤维与流体涡旋之间的速度差，HDSP能将不同的水凝胶体系加工成直径可控的水凝胶纤维，其细度在15-500μm之间可以自由调整。实验结果表明，该纺丝平台具有工业化生产潜力、高效的牵伸能力、显著的载药活性以及后续产品加工的兼容性。
在自然界中，水涡能够轻易地移动物体沿着特定方向旋转，这与物体和水流之间的曳力有关。因此，通过调节流体涡旋与纤维之间的速度差，可以轻易改变两者之间的曳力，从而有效调控水凝胶纤维直径（图1a-e）。HDSP能够连续制备直径均匀的水凝胶，搭载多通道喷丝装置的HDSP为水凝胶纤维的工业化生产提供了可行的解决方案（图1f）。基于水凝胶纤维的成型机理与微观结构，疏水药物与亲水性药物均能有效负载到水凝胶纤维中（图1g-i）。
为了验证HDSP的广泛适应性，分别制备了海藻酸钙、壳聚糖与聚丙烯腈三种体系的纤维。结果表明，HDSP柔和高效的牵伸力能够显著降低纤维直径（图2b）。此外，所制备的水凝胶能够提供不同加工策略构建水凝胶纱线、水凝胶纤维束、水凝胶非织造布、水凝胶编织布与水凝胶纤维支架等（图d）。水凝胶纤维的直径直接决定了后续产品的微观结构，随着纤维直径增加，水凝胶非织造布的孔径逐渐增大，纤维之间粘结松散（图e）。
接下来，结合高效简便的HDSP与湿法成网技术构建了水凝胶基非织造材料（HNs）作为潜在伤口敷料（图1a-c）。通过丝素蛋白网络焊接机制增强了HNs的力学性能（图1d、e）。此外，HNs表现处优异的湿度管理能力与细菌阻隔性能（图3f-l）。
HNs优异的亲水性能与丰富的钙离子使其具有卓越的止血能力（图4）。其中，HNs优异的亲水性能能够快速吸附聚集血细胞，激活血小板，促进凝血因子活化。丰富的钙离子则同时参与内源性凝血途径、外源性凝血途径与共同凝血途径，从而实现快速止血。
通过H2O2刺激细胞产生氧化应激进一步评价HNs的抗氧化活性。实验结果表明，HNs能够通过清除活性氧有效调节创面氧化应激（图5a-h）。此外，HNs能够通过调节巨噬细胞表型改善创面微环境，促进伤口愈合（图5i-k）。
小鼠全层皮肤缺损模型验证了HNs作为伤口敷料在调控氧化应激、防止伤口发炎与促进伤口愈合等方面的显著效果（图5）。实验结果表明，同时添加槲皮素与丝素蛋白的HNs治疗组皮肤组织再生速度明显快于其他治疗组。
作者简介
（1）江南大学硕士研究生董金铧、上海肺科医院博士研究生汪磊、陈羿为本文的第一作者，江南大学李大伟副研究员、上海肺科医院陈昶教授、孙维言医师为通讯作者。
（2）李大伟，江南大学纺织科学与工程学院副研究员，硕士生导师。主要从事生物医用纺织品、非织造材料与工程、纳米纤维材料的研究和教学工作。承担国家自然科学基金项目、“十三五”国家重点研发计划项目、国家博士后科学基金项目等。迄今发表SCI论文30余篇，其中以第一作者及通讯作者在ACS App. Mat. Interfaces, J.Mater. Chem. B, Sep. Purf. Technol., Macromol Rapid. Commun., Colloid Surface. B等期刊发表SCI论文20余篇。编辑出版英文图书一本（《Application of ElectrospunFibers in Tissue Engineering》）。
