【新技术升级“人造皮肤”，促伤口更快愈合[小红花]】在腹部等大创面的手术中，如何有效避免组织粘连，促进创面愈合，防止切口疝形成？日前，南京工业大学材料化学工程国家重点实验室教授陈苏课题组研发出一种基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝新技术，构筑的高强度螺旋纤维编织成的人造皮肤，实验室显示有效解决了这些问题。近日，该研究成果被《德国应用化学》杂志刊发。论文传送门☞https://t.cn/A6MV8hBP
“微流控纺丝技术因其高传热质效率、纤维结构精准可控等特点，在组织工程、人造皮肤和生物医学等领域具有巨大的应用潜力。”据论文第一作者、南工大博士刘吉东介绍，微流控技术可构筑化学交联的螺旋微纳纤维，但目前螺旋纤维原材料集中在海藻酸钠、壳聚糖或葡聚糖等聚合物上，原材料的局限性导致产物强度低，限制了螺旋纤维的发展和应用。
“我们基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝技术，首次提出了一种具有广谱性制备高强度螺旋纤维方法。”论文通讯作者陈苏表示，该方法可以广泛应用于聚己内酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜、聚醚砜等多种聚合物的制备，打破了传统方法原材料的局限性。
研究发现，通过设计微流控芯片内相出口内径及芯片倾斜角度，可实现螺旋纤维半径、螺距及幅度的精确调控。“经过了物理化学相转化过程，能够有效地制造可拉伸、柔韧和生物相容性的螺旋微纤维，双向拉伸强度均超过14MPa,约为同类型静电纺丝纤维的6倍。”陈苏进一步地解释说，基于聚合物在不同溶剂中的溶解度参数差异，聚合物溶液（内相）与凝固浴（外相）发生溶剂交换，从而导致聚合物溶液粘度增加并发生相分离，最终使纤维螺旋化。
“较之传统直纤维膜，螺旋纤维膜与内脏接触面积更小，是前者的4%。”陈苏举例道，螺旋形貌使人造腹壁具有双向拉伸性，其机械性能及弹性更接近于人体组织。
“就好比织布时用的纱支和密度不一样，布匹的性能不一样。螺旋纤维膜由于双向拉伸弹性强，承载压强大，更能‘托’住器脏，防止内脏‘漏’出来，避免切口疝形成，也促进更快愈合。”刘吉东解释道，传统医用聚丙烯网及水凝胶敷料强度低，易形成切口疝，且排异性强，存在术后组织粘连和发生炎症等风险。
据悉，陈苏课题组探索出的利用微流控气喷纺丝法制备大面积高强度的人造皮肤，就已经在腹壁缺损修复中显示出巨大的潜力。去年八月，其相关研究成果发表于《先进材料》。如今研发出的微流控纺丝技术构筑的螺旋纤维，编织成的人造皮肤较之气喷纺丝制备的人造皮肤，敷料接触面更小，皮肤组织更不容易粘连，愈合效果更好。（来源：中国科学报 温才妃 杨芳）
“微流控纺丝技术因其高传热质效率、纤维结构精准可控等特点，在组织工程、人造皮肤和生物医学等领域具有巨大的应用潜力。”据论文第一作者、南工大博士刘吉东介绍，微流控技术可构筑化学交联的螺旋微纳纤维，但目前螺旋纤维原材料集中在海藻酸钠、壳聚糖或葡聚糖等聚合物上，原材料的局限性导致产物强度低，限制了螺旋纤维的发展和应用。
“我们基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝技术，首次提出了一种具有广谱性制备高强度螺旋纤维方法。”论文通讯作者陈苏表示，该方法可以广泛应用于聚己内酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜、聚醚砜等多种聚合物的制备，打破了传统方法原材料的局限性。
研究发现，通过设计微流控芯片内相出口内径及芯片倾斜角度，可实现螺旋纤维半径、螺距及幅度的精确调控。“经过了物理化学相转化过程，能够有效地制造可拉伸、柔韧和生物相容性的螺旋微纤维，双向拉伸强度均超过14MPa,约为同类型静电纺丝纤维的6倍。”陈苏进一步地解释说，基于聚合物在不同溶剂中的溶解度参数差异，聚合物溶液（内相）与凝固浴（外相）发生溶剂交换，从而导致聚合物溶液粘度增加并发生相分离，最终使纤维螺旋化。
“较之传统直纤维膜，螺旋纤维膜与内脏接触面积更小，是前者的4%。”陈苏举例道，螺旋形貌使人造腹壁具有双向拉伸性，其机械性能及弹性更接近于人体组织。
“就好比织布时用的纱支和密度不一样，布匹的性能不一样。螺旋纤维膜由于双向拉伸弹性强，承载压强大，更能‘托’住器脏，防止内脏‘漏’出来，避免切口疝形成，也促进更快愈合。”刘吉东解释道，传统医用聚丙烯网及水凝胶敷料强度低，易形成切口疝，且排异性强，存在术后组织粘连和发生炎症等风险。
据悉，陈苏课题组探索出的利用微流控气喷纺丝法制备大面积高强度的人造皮肤，就已经在腹壁缺损修复中显示出巨大的潜力。去年八月，其相关研究成果发表于《先进材料》。如今研发出的微流控纺丝技术构筑的螺旋纤维，编织成的人造皮肤较之气喷纺丝制备的人造皮肤，敷料接触面更小，皮肤组织更不容易粘连，愈合效果更好。（来源：中国科学报 温才妃 杨芳）
请欣赏伟光正大教授大博导魏高原博士作为拉胀复纱布匹创新支织布技术主要发明者和学术带头人的简历！谨以此献给国庆七十二周年纪念！魏高原，男，1961 年 6 月出生，湖南省怀化市辰溪县人。1982 年 1 月华南理工大学高分子系毕业。1985 年 8 月和 1990 年 6 月先后取得美国康奈尔大学化工系和华盛顿大学化学系的硕士和博士学位。毕业后留校做短期博士后，从事高斯大分子形体理论研究，并于 1990 年 7 月赴剑桥大学卡文迪什实验室凝聚态理论组做博土后，与著名高分子物理学家山姆·爱德华兹教授合作，从事人工合成拉胀聚合物材料方面的开创性分子设计和理论预测工作。1992 年 7 月回国，入北京大学化学系高分子教研室任教。1999 年 7 月晋升为教授、9 月升博士生导师（等效于怀化学院或怀化市党委书记、校长或市长）。1997 年 5 月作为英国皇家学会王宽诚教育基金获得者，再度赴剑桥大学卡文迪什实验室聚合物和胶体组，从事聚合物拉胀复合材料的理论研究一年。1995-2005
间担任北京大学化学与工程学院高分子科学与工程系副主任、高分子科学研究所副所长，并兼任北京大学大学英语教学指导小组成员、高校高分子物理教学和科研联络委员会成员，全国高等学校理科材料化学教学指导组成员。应邀担任《国际创新材料杂志（International Journal of Novel Materials）》编委。发表大分子形体理论和拉胀理论与计算机模拟等学术论文近 50 篇，出版大学本科教材《化学专业基础英语（上下册）》一套（多部教材和专著例如《高分子材料》和《高分子物理》在编写和出版当中），获得包括国家自然科学基金在内诸多研究基金资助，曾获 1989 年美国 IBM 超级计算机杰出成就证书及 1994 年度北京大学优秀中青年学术骨干称号。培养了数十位拉胀新材料领域的学士硕士博士和博士后。自 2014 年 9 月起被聘为湖南怀
化学院材料学特聘教授至今，自 2016 年 9 月起担任怀化学院聚乙烯醇纤维材料制备技术湖南省工程实验室学术委员会主任，同时还自 2005 年 10 月起担任北京大学科技园留学人员创业园进驻企业及上海股权托管交易中心 Q 板挂牌企业北京球环拉胀科技有限公司董事长和总经理，分别自 2015 和 2019 年起担任河北省
圣奥化妆品公司和怀化市高新技术工业园进驻企业怀化市智慧显示公司技术顾问。
拉胀材料领域代表性论文：
[1] Wei Gaoyuan.Negative and conventional Poisson’s ratios of polymeric networks
with special microstructures[J]. J Chem Phys, 1992, 96(4):3226-3233.
[2] Wei Gaoyuan, Edwards S. F. Polymer networks with negative Poisson’s ratios[J].
Theoretical and Computational Polymer Science, 1992, 2:44-54.
[3] 魏高原.拉胀聚合物[J].高分子通报, 1995, (04): 234-236.
[4] Wei Gaoyuan, Edwards S. F. Auxeticity windows for composites [J]. Physica A,
1998, 258:5-10.
[5] Wei Gaoyuan，Edwards SF. Poisson ratios in composites of auxetics[J]. Phys Rev E, 1998, 58(5):6173-6181.
[6] 童真,魏高原.拉胀复合物中不同形状包埋体的泊松比的理论分析[J].化学进展，
1999，11:440.
[7] 魏高原.拉胀材料研究的进展[J].材料导报, 2003, 17(3): 15-22.
[8] Wu Hongmei, Wei Gaoyuan.An approximation method for simulating temperature
dependence of Poisson’s ratios of self-expanding auxegens[J]. Comput Methods Sci
Tech,2004,10(2):229-234.
[9] 吴红枚,魏高原.几种自组装拉胀分子网络的分子模拟[J].高分子学报,2004，（2）：
202-207.
[10] 魏高原等，一种全拉胀和全高弹纱线织布方法[P](专利申请准备中），2021.9. https://t.cn/z82kDiW
间担任北京大学化学与工程学院高分子科学与工程系副主任、高分子科学研究所副所长，并兼任北京大学大学英语教学指导小组成员、高校高分子物理教学和科研联络委员会成员，全国高等学校理科材料化学教学指导组成员。应邀担任《国际创新材料杂志（International Journal of Novel Materials）》编委。发表大分子形体理论和拉胀理论与计算机模拟等学术论文近 50 篇，出版大学本科教材《化学专业基础英语（上下册）》一套（多部教材和专著例如《高分子材料》和《高分子物理》在编写和出版当中），获得包括国家自然科学基金在内诸多研究基金资助，曾获 1989 年美国 IBM 超级计算机杰出成就证书及 1994 年度北京大学优秀中青年学术骨干称号。培养了数十位拉胀新材料领域的学士硕士博士和博士后。自 2014 年 9 月起被聘为湖南怀
化学院材料学特聘教授至今，自 2016 年 9 月起担任怀化学院聚乙烯醇纤维材料制备技术湖南省工程实验室学术委员会主任，同时还自 2005 年 10 月起担任北京大学科技园留学人员创业园进驻企业及上海股权托管交易中心 Q 板挂牌企业北京球环拉胀科技有限公司董事长和总经理，分别自 2015 和 2019 年起担任河北省
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拉胀材料领域代表性论文：
[1] Wei Gaoyuan.Negative and conventional Poisson’s ratios of polymeric networks
with special microstructures[J]. J Chem Phys, 1992, 96(4):3226-3233.
[2] Wei Gaoyuan, Edwards S. F. Polymer networks with negative Poisson’s ratios[J].
Theoretical and Computational Polymer Science, 1992, 2:44-54.
[3] 魏高原.拉胀聚合物[J].高分子通报, 1995, (04): 234-236.
[4] Wei Gaoyuan, Edwards S. F. Auxeticity windows for composites [J]. Physica A,
1998, 258:5-10.
[5] Wei Gaoyuan，Edwards SF. Poisson ratios in composites of auxetics[J]. Phys Rev E, 1998, 58(5):6173-6181.
[6] 童真,魏高原.拉胀复合物中不同形状包埋体的泊松比的理论分析[J].化学进展，
1999，11:440.
[7] 魏高原.拉胀材料研究的进展[J].材料导报, 2003, 17(3): 15-22.
[8] Wu Hongmei, Wei Gaoyuan.An approximation method for simulating temperature
dependence of Poisson’s ratios of self-expanding auxegens[J]. Comput Methods Sci
Tech,2004,10(2):229-234.
[9] 吴红枚,魏高原.几种自组装拉胀分子网络的分子模拟[J].高分子学报,2004，（2）：
202-207.
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