太原理工大学黄棣团队Adv Fiber Mater—熔融静电打印纤维支架综述:结构仿生天然组织,功能激活自我修复!

熔融静电打印（MEW）是一种高分辨率增材制造技术，近年来取得了显著进展。该技术能够精确控制纤维的沉积，因此适用于构建模拟细胞外基质的精细结构，在组织工程和再生医学领域具有巨大潜力。

近期，太原理工大学黄棣教授团队和牛津大学常金科研究员合作在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Advances in Melt-Electrowriting of Fibrous Bioscaffolds: A High-Resolution Manufacturing Strategy for Tissue Regeneration”的综述文章。系统梳理了MEW技术在组织工程与再生医学领域的研究进展。

文章首先介绍了MEW系统的组成、打印机制及关键工艺参数，为合理设计兼具细胞外基质结构与功能特征的支架提供了系统框架。同时，探讨了常用生物材料的选择与性能表现，重点分析了其在不同组织工程应用中的适应性。其次，强调了MEW与生物活性材料结合的策略，该策略可有效增强打印结构的生物功能性，拓展其治疗潜力。综述进一步聚焦MEW纤维支架在不同组织中的典型应用，包括心肌组织、骨、软骨、血管、韧带和肌腱、牙周组织以及神经组织等（图1）。

图1 MEW的原理与策略

图2 MEW纤维支架在心肌组织的应用

MEW组织工程支架能够促进骨细胞的黏附、增殖和分化。模拟骨骼的矿物质环境对于骨损伤和骨疾病的治疗具有重要意义。在软骨修复方面，MEW纤维支架能够重现天然软骨结构，并具备承受常规活动的力学性能。结合软骨生长因子，可进一步促进软骨形成与发育（图3）。

图3 MEW纤维支架在骨与软骨组织的应用

MEW血管移植物具有良好的细胞渗透性和力学性能。模拟天然血管的力学特性对于维持移植物的通畅性和防止血流动力学失效至关重要（图4）。

图4 MEW纤维支架在血管组织的应用

神经组织由高度有序且密集排列的细胞纤维束组成。雪旺细胞沿着轴突排列，有助于神经冲动的快速传导。MEW支架能够显著提高细胞迁移速度，促进神经突触的生长（图5）。

图5 MEW纤维支架在神经组织的应用

综上所述，MEW凭借其高分辨率纤维沉积能力，为组织工程支架的仿生设计与精准制造提供了理想平台。该综述系统梳理了MEW的技术原理、工艺参数、材料选择及生物功能化策略，全面展示了其在心肌、骨软骨、血管、神经等多种组织再生中的应用进展。研究表明，MEW不仅能够模拟天然细胞外基质的拓扑结构和力学微环境，还可通过与生物活性材料结合，赋予支架多重功能，推动组织修复从结构仿生走向功能再生。该综述为未来开发个性化、智能化组织工程支架提供了系统的理论支撑和实践指导。

黄棣：人工智能学院副院长，山西省杰青项目获得者，山西省科技创新团队负责人。主要从事生物材料、生物打印、器官芯片等相关工作，主持国家自然科学基金、省部级项目、企业委托项目20余项。已在PNAS、Adv Mater、Adv Funct Mater、Adv Sci、Acta Biomaterialia等期刊上发表学术论文250余篇，授权专利10余项，担任中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会委员，中国生物材料学会材料生物力学分会、生物复合材料分会委员，中国医药生物技术协会类器官技术临床应用分会常务委员，是《国际生物医学工程杂志》、《生物医学工程研究》、Nano-Micro Letters、Exploration、Research等期刊编委、青年编委。

Jinqiao Jia, Qi Lei^*, Zhengjiang Liu, Xiumei Zhang, Xiaomin Guan, Zhicheng Bai, Shilei Zhu, Ya Nan Ye^*, Jinke Chang^*, Di Huang^*. Advances in Melt-Electrowriting of Fibrous Bioscaffolds: A High-Resolution Manufacturing Strategy for Tissue Regeneration. Adv. Fiber Mater., 2026, 8, 499.

https://doi.org/10.1007/s42765-025-00658-y