组织工程学是一个跨学科领域，集医学、生物学和工程学专业知识于一体，以恢复或再生健康组织和器官的功能。组织工程学的三个基本支柱是支架、细胞和生物分子。电纺纳米纤维是一种天然纤维状细胞外基质（ECM）的仿生材料，其中包含连通孔的三维（3D）结构，因此可成功用作组织工程的支架材料。本文综述了静电纺丝的步骤、原理及其所得电纺纳米纤维在组织工程中的应用。首先简要介绍静电纺丝工艺，然后介绍其原理和生物材料制备的标准设备。接下来，重点介绍与电纺纳米纤维在组织工程中的应用相关的最重要及最新进展，包括皮肤、血管、神经、骨骼、软骨和肌腱/韧带应用。最后，作者总结了电纺纳米纤维支架的制备及其在新兴领域的生物医学应用方面的最新进展。
图1.自年以来每年在世界范围内发表的有关静电纺丝的文章数量的图形表示。
图2.世界各国发表的静电纺文章比例。
图3.不同电纺技术的示意图。（A）传统的静电纺丝，（B）同轴静电纺丝，（C）乳液静电纺丝，（D）动态水流静电纺丝。
图4.双喷头静电纺丝示意图。（a）双喷头静电纺丝的示意图，（b）接收漏斗的照片，（c）纳米纱线形成和缠绕过程的照片，（d）纱线卷的照片，（e）单纳米纱线的扫描电子显微镜（SEM）图像。
图5.冷冻干燥后，天然组织中成纤维细胞的SEM。
图6.支架结构如何影响细胞黏附和扩散的示意图。（A），（B）细胞以扁平形态粘附在微孔和超细纤维支架上，类似于在平面上观察到的形态。（C）纳米纤维具有更大的表面积，因此吸附了更多的蛋白质，从而为细胞膜受体提供了更多的粘附位点。
图7.通过四步制备用于皮肤组织工程支架的示意图以及评估伤口修复的动物实验。（1）通过静电纺丝制备二维纳米纤维毡。（2）通过高速机械切割制备均匀的短纤维溶液。（3）将溶液冷冻干燥后获得3D支架。（4）通过热处理加固3D支架。
图8.在P（LLA-CL），3:1和1:1复合支架上培养5天后，人平滑肌细胞（hSMC）和L鼠成纤维细胞的共聚焦显微镜图像（A）。培养1、3和5天的hSMC（B）和L细胞（C）的细胞活力。
图9.制备核（肝素）-壳（PC/SAB-MSN）纤维的过程（左）。MSN（A）和芯（肝素）鞘（P（LLA-CL）和胶原与SAB-MSN）纤维的透射电子显微镜图像（B），表面具有MSN颗粒的纳米纤维的SEM（C），纤维膜的SEM-EDS图像（D）。
图10.（A-D）双层血管支架植入2个月后的荧光显微照片，以及（E-H）自体血管的荧光显微照片，均通过（A，E）DAPI免疫染色细胞核，（B，F）CD31染色内皮细胞，（C，G）α-SMA染色平滑肌细胞，（D，H）相应的合并荧光显微照片。
图11.示意图显示如何通过将各种物理和生物学线索整合到具有不同配置的神经支架中来构建理想的NGC。
图12.制备氧化石墨烯涂覆柞蚕丝素蛋白（ApF）/P（LLA-CL）支架的示意图。
图13.纳米纤维纱线的制备机理和将纳米纤维纱线掺入NGC的示意图。
图14.制备聚吡咯（Ppy）涂覆PCL纳米纱线（NY）的示意图，用于开发导电纤维填充的NGC。
图15.示意图显示电纺3D纳米纤维海绵的制备和通过静电纺丝制备NGC。
图16.示意图显示在体内颅骨缺损再生模型中制备包含纳米羟基磷灰石（nHA）和BMP-2的3D纳米纤维支架，用于测试。
图17.设计包含MSN和阿仑膦酸盐（ALN）的支架，用于ALN和硅酸盐的双重递送以调节骨吸收和形成，从而促进骨修复。MSN内预负载的ALN从纳米纤维中释放出来，通过阻止GTP相关蛋白的表达来抑制骨吸收过程。MSN水解产生的硅酸盐从纳米纤维中释放出来，并通过改善血管生成和骨钙化作用来促进成骨过程。
图18.经过两步羟基磷灰石（HA）颗粒功能化设计的静电纺丝素蛋白纳米纤维支架。研究发现这些支架可在体外21天后支持基因修饰的人脂肪来源的间充质干细胞的成骨分化，且8周后在临界尺寸颅骨缺损中增强了体内矿化骨形成和胶原沉积。
图19.在手术后12周，未处理组、未官能化支架（3DS-1）处理组和透明质酸官能化支架（3DS-2）处理组的软骨关节的宏观图像（a，d和g）。对三组软骨缺损区域的组织学分析，用番红O-固绿（b，e和h）和H＆E（c，f和i）染色，表明功能化支架可增强修复作用。箭头和虚线指示缺陷部位。OC：原始软骨组织。RC：修复的软骨组织。
图20.各种电纺纤维支架的示意图。（a）传统的纤维支架-电纺纤维膜。（b）三维纤维支架由分散电纺、短纤维冷冻成型。（c）3D打印纤维基支架的合成步骤。
图21.用含电纺纳米纤维的墨水制成的3D打印支架的水诱导形状记忆。（a）方形支架。（b）在湿润状态下，通过折叠正方形的对角而获得管状支架，并将支架冷冻干燥以保持其变形形状。（c）吸水12秒后方形支架的形状恢复过程。（d）方形支架在吸水后20秒内完全恢复了其原始形状。（e）矩形支架。（f）将湿支架折叠成波浪形并冷冻干燥以保持其形状。（g）吸水12秒后矩形支架的形状恢复过程。（h）矩形支架在吸水30秒内完全恢复了其原始形状。
图22.胶原蛋白对照支架以及电纺PLA和胶原蛋白双层支架的制备和表征。胶原蛋白支架（A）和双层支架（B）的制备过程及其微结构。
图23.术后6周（上图）和12周（下图）的三组软骨关节的宏观图像。（A，D）未治疗组、（B，E）胶原蛋白对照组和（C，F）双层支架组。
图24.（A）复合支架的制备。采用双重静电纺丝技术制备了包含PCL和甲基丙烯酸明胶（mGLT）纤维的支架（插图1）。将干燥的支架用光引发剂水溶液（插图2）润湿，然后通过可见光进行光交联以保留明胶（插图3）。（B）将支架片润湿、堆叠并暴露于可见光以在相邻支架层之间形成交联，从而构建复杂的多层结构。
图25.连续定向纳米纤维线（CANT）的电纺装置和分层组装的示意图。（A）连续静电纺丝系统以生产CANT；（B）CANT作为3D组件的基本单元，模仿天然肌腱中的胶原纤维；（C）由扭曲的CANT组成的纱线代表肌腱束：i）纱线6，ii）纱线9，以及iii）纱线12；（D）由纱线编织的3D支架；（E）使用纱线的编织过程：（i）1毫米针的阵列，（ii）纱线编织，以及（iii）最终的3D编织支架。两种纺织基支架均代表肌腱单元。
图26.示意图显示天然骨-肌腱插入位点的结构，和制备含固定化PDGF-BB的定向梯度平台，以模拟骨-腱插入位点。
图27.双层膜的应用示意图。（a和b）将纳米纤维膜放置在肌腱-骨插入的位置。（c）模拟正常纤维软骨填补的支架结构和构成。（d）PLLA纤维上羟基磷灰石（HA）生长的图示。