纳米纤维具有三重医用“超能力”,未来发展前景如何?
在临床开颅手术中,颅内恶性肿瘤具有高复发性,通过手术通常难以彻底切除。此外 ,脑瘤摘除手术中的出血和耐药细菌感染问题,也一直十分棘手。这是临床开颅手术的三大难题。
今年年初,青岛大学物理科学学院张俊和龙云泽团队制备了一种“神奇”的复合纳米纤维,可同时实现颅内止血、杀菌和清除残留癌细胞的三重作用。
据介绍,团队采用绿色静电纺丝技术合成了壳聚糖/聚环氧乙烷-硒化铜复合纳米纤维,纳米纤维孔隙极小,因此具有快速止血作用,可实现8秒快速止血;与此同时,该纤维还有一个独特之处,那就是具有很强的近红外第二窗口吸收特性,近红外第二窗口在900~1700毫微米之间,可用波长为1064毫微米的激光光源进行照射激发。
在开颅手术中,团队采用手持静电纺丝装置原位电纺沉积的方式,在肿瘤切除后的出血部位定向沉积壳聚糖/聚环氧乙烷-硒化铜复合纳米纤维膜,在不使用其它止血材料的情况下8秒实现颅内快速止血。波长为1064毫微米的激光能够穿过头皮和颅骨直接照射到复合纳米纤维膜,激发该材料以光热疗法和光动力疗法进一步实现杀菌和抗癌作用。该方法缩短了开颅手术的时间,降低了肿瘤复发的概率,加快了术后切口的修复。
据介绍,随着静电纺丝与临床手术日益结合,这种治疗方式未来可以应用于颅内微创手术。
纳米杂化纤维的发展前景
纳米纤维素是通过天然纤维素分离得到的直径小于 100nm 的纤维聚集体。
纳米杂化纤维,是纳米纤维与复合材料相结合的产物,同时拥有纳米纤维比表面积大、复合材料机械化学性能优的特点,是一种综合性能优良的新型材料。根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年纳米杂化纤维行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,纳米杂化纤维可以应用在生物传感、生物成像、医疗防护、组织修复等领域,对提升医疗技术具有重要意义。
纳米杂化纤维包括无机纳米杂化纤维、有机纳米杂化纤维,以及有机-无机纳米杂化纤维三大类,可利用多肽纳米纤维、高分子聚合物(例如聚乙烯、聚酰亚胺等)、金属纳米粒子、石墨烯、碳纳米管、量子点等多种材料复合制成,其中,生物基纳米杂化纤维以及生物相容性好的纳米杂化纤维可以应用在医疗领域,通常还需要具有优良的抗菌、抗病毒等功能。
从纳米杂化纤维研究方面来看,东华大学是我国纳米杂化纤维领域研究进展较快的高校。2018年,东华大学材料科学与工程学院团队,以原位聚合的方法将NH2-MWCNTs(胺基化多壁碳纳米管)引入PI(聚酰亚胺)基体,采用两步湿纺工艺制备了一系列NH2-MWCNTs/PI复合纤维(碳纳米管/聚酰亚胺复合纤维)。这种新材料可以提升传统PI的力学、热学等性能,以满足高新技术产业的需求。
从纳米杂化纤维产业化发展方面来看,美达股份的《纳米杂化技术及在功能化聚酰胺6纤维中的应用》项目,获得了广东省科技奖励一等奖,该技术重点实现全消光、凉感、抗菌等单功能及复合功能纤维的生产及产业化应用,在2018年公司已经实现工业化生产。
从纳米杂化纤维政策方面来看,我国“十四五”国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项中,诊疗、器官修复、体外防护用的纳米杂化纤维被列入,提出基于人体组织与材料相互作用机制,构筑多层级多组分多结构纳米杂化纤维材料;研究通过功能一体化仿生设计,获得具有增强诊疗、组织修复、体外防护等功能的纤维聚集体。
新思界行业分析人士表示,我国医疗技术不断进步,居民医疗支出水平不断上升,市场对高性能医用材料的需求不断增长;从政策、科研进度、产业化发展来看,我国纳米杂化纤维行业技术实力不断提升,政策环境不断优化。这些因素均利好我国纳米杂化纤维行业发展。
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