DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00816

制备具有高比表面积的多孔支架已成为组织工程领域的一个重要策略。在众多制备方法中，静电纺丝技术因其能够制备天然或合成的高孔隙率纤维支架而成为基础技术之一。除了对机械稳定性和生物相容性的基本要求外，支架还应包含驱动细胞功能（如粘附、扩散、增殖、迁移和分化）的功能线索。目前，可通过多种方法来引入生物活性分子以控制细胞功能。然而，人们对于3D纤维支架中生物活性分子的可用性和空间分布方面的细胞行为仍缺乏深入的了解。选择适合的表征技术将从根本上影响细胞-支架间相互作用。本文综述了将功能性化合物引入电纺纤维的最普遍的方法。在此基础上，重点分析了常规表征方法的优势和局限性。最后，进一步讨论了高分辨率/相关显微技术等新兴表征技术的潜力和适用性。

图1.模仿天然ECM的生物活性电纺纤维的制备。

图2.制备生物活性电纺纤维的两种主要途径的图示：纺前功能化和纺后功能化。

图3.与生物反应有关的生物活性电纺纤维的表面敏感性表征和定量图示。

图4.（a）光学显微镜（光束（黄色）通过物镜和目镜透镜照亮样品以形成放大的图像）和荧光显微镜（过滤特定波长的光以照亮预先标记的样品）的示意图。（b）利用电子束产生纳米纤维高分辨率图像的电子显微镜示意图。扫描电子显微镜（SEM）检测电子束撞击样品后发射的背散射电子和二次电子，以便成像，而透射电子显微镜（TEM）则利用电子在样品中的透射。另外，电子束产生X射线（对于EDX）和非弹性电子（对于EELS）用于元素映射。（c）PLGA纳米纤维的光学和荧光显微镜，以评估作为模型蛋白的荧光标记BSA的吸附和分布。（d）PCL和PCL-1％nSi复合纳米纤维的SEM图像。（e）PCL-1％nSi纳米纤维的TEM图像。黑色箭头表示nSi。（f）PCL-1％nSi纳米纤维中C、O和Si的EDX图谱。

图5.（a）用于评估纳米纤维样品表面形貌的AFM示意图。激光聚焦在悬臂梁上，悬臂梁偏转后，由光电探测器监测并转换为电信号生成形貌图。（b）PLLA和PLLA-聚多巴胺-BMP-2的AFM图像表明表面粗糙度随聚多巴胺和BMP-2的增加而增加。（c）比较光学显微镜、SEM、TEM和AFM的成像时间和样品尺寸。（d）比较光学显微镜、SEM、TEM和AFM的成像长度尺度。

图6.最常见的材料表征方法及其表面敏感性。

图7.（a）拉曼光谱和成像示意图。（b）PEO/PCL混合纳米纤维的平均拉曼光谱。PEO/PCL混合纳米纤维的拉曼图像。使用1726cm-1波段积分（红色）对PCL分布进行成像，使用366cm-1波段积分（蓝色）对PEO分布进行成像。（c）PLLA、PLLA-聚多巴胺和PLLA-聚多巴胺-OGP的红外光谱分析。（d）PLLA、PLLA-聚多巴胺和PLLA-聚多巴胺-OGP的XPS分析以及每个表面的原子化学组成。

图8.（a）ToF-SIMs示意图表明一次离子束撞击样品产生二次离子，二次离子经探测器转换为电信号，并被处理为质谱和图谱。（b）聚乙二醇化生物素共轭PLGA纳米纤维的ToF-SIMS化学成像。

图9.（a）AFM-IR示意图。（b）老化PET（500h）（红色）和原始PET纳米纤维（蓝色）的纳米红外光谱，并用红色和蓝色圆圈表示相应区域的AFM图像。（c）在1720（羰基拉伸，结晶），1445（羧酸中的O-H弯曲），1283（O-CH2拉伸），1196（R-CO-R'）和1044cm-1（烷氧基，R-O）处老化PET纳米纤维（500h）的高分辨率AFM图像。