1 生物医用纺织品概述

生物医用纺织品，广义来说是将医用纺织材料依托成形技术（纺丝、针织、机织、编织、非织造）制造成一维（纤维、纱线）、二维（平面织物）、三维（立体织物）的纤维集合体，如图1所示。

1.1　生物医用纺织材料类型

目前常见的生物医用纺织材料包括两类：一类是生物质高分子类，如纤维素及其衍生物（棉、麻）、甲壳素及其衍生物（壳聚糖）、海藻酸、蛋白（丝素蛋白、羊毛角蛋白）；另一类则是合成高分子类，如聚丙烯、聚氨酯。各材料性能不同，其适用的加工方式和应用领域也不同。

1.1.1　生物质高分子

纤维素类医用纺织材料是由葡萄糖组成的天然高分子聚合物，是世界上蕴藏量最丰富的天然多糖类化合物。常见的纤维素纤维材料包括棉、麻以及纤维素制成的再生纤维（莱赛尔、莫代尔）。其中，棉因其纤维素含量高（接近100%）、柔软、亲水性强等优势，被认为是卫生保健领域里最为合适的基础材料之一，常用于伤口敷料、一次性卫生用品等。

除纤维素多糖，科学家在海洋生物中也提取到了多糖大分子用于生物医用材料。甲壳素是一种典型的海洋生物质多糖，可从螃蟹、虾壳或昆虫外壳中提取得到，具有优异的生物降解性、细胞相容性、无毒性、吸附性，可制成隐形眼镜、人工皮肤、缝合线、人工透析膜和人工血管等医疗用品。将甲壳素进一步脱乙酰处理55%以上得到的壳聚糖，其分子结构中的氨基比甲壳素分子中的乙酰氨基基团反应活性更强，使得该多糖具有优异的生物学功能并能进行化学修饰反应。类似地，从藻类植物中也可提取具有相似功能的海藻酸钠多糖大分子。海藻酸钠纤维可制作各种剂型的止血产品，包括止血海绵、止血纱布、止血薄膜、烫伤纱布等。

蛋白质类生物医用材料通常指动物的毛发（羊毛）、昆虫腺分泌物中得到的纤维（蚕丝、蜘蛛丝）或提取的蛋白（角蛋白、丝素蛋白）。例如，从蚕丝中提取的丝素蛋白，因其氨基酸的基本组成成分与人体具有优异的生物相容性，是最为常用的蛋白质生物材料之一。同时，丝素蛋白具有良好的理化性质，如机械强力、柔韧性、透气透湿性和缓释性，已应用在外科缝纫线、人造组织、药物载体等多个领域。

1.1.2　合成高分子　

为弥补生物质纤维强力低、耐腐蚀差等局限，合成高分子纤维材料被相继开发，包括聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚酯（PET）、聚乳酸（PLA）、聚乙烯（PE）等。以PP为例，它具有密度最低（商用聚酯材料中）、化学稳定性高、耐高温、耐磨、机械性能强等优点，是常用的医用合成纤维材料之一；又因其成形性良好，可加工成长丝、短纤维和非织造布，常用于一次性医疗卫生用品、手术缝纫线、人工脏器等方向。

1.2　生物医用纺织品成形技术

生物医用纺织材料最终会制备成医用纺织品，是为了改进它们的应用性能、精准匹配应用场景、扩大应用范围。医用纺织品的制备主要包括两个阶段。首先，纤维是制备纺织品的基础，可直接或间接地从各种天然或合成聚合物中生产出来。直接法是通过从天然原料中直接剥离、抽取出可用于加工的纤维，例如棉、羊毛等；间接法包括利用熔体纺丝、干法纺丝和湿法纺丝技术，是将熔融或溶液状的高分子聚合物制成尺寸可控的纤维或长丝。然后，采用纺纱、织造、非织造、编织或其他纺织成形技术，将获得的纤维或纱线加工成具有预定形状、孔隙率和机械性能的各种医用纺织品。

1.2.1　纺丝技术　

静电纺丝已广泛用于制备医用纺织纤维与长丝原料。静电纺丝的优点之一是可以制造用于植入性和组织工程的纤维纱线或膜。传统纤维的直径过大（大于10 μm），导致制备的医用纺织品不可避免地存在不理想的细胞相互作用和治疗效果。因此，通过静电纺可改善传统微纤维生物纺织品的结构和性能，制备的纳米纤维因其超细的纤维和超高的比表面积，有利于细胞黏附。例如，ZHANG X等人将I型牛皮胶原蛋白和甲壳素分别添加到家蚕丝素蛋白中，制备的静电纺纤维可以支持细胞黏附以及体外人表皮角质形成细胞和成纤维细胞的增殖。

湿法纺丝是生产生物医用合成纤维最传统的方法。首先需将聚合物溶解在合适的溶剂中而不被降解。在凝固之前，聚合物溶液由齿轮泵强制通过喷丝头的细孔，喷丝头浸没在非溶剂中，使流出的聚合物溶液与凝固浴直接接触，从而从聚合物溶液中除去溶剂，最终在纺丝浴中凝结并形成长丝。纤维性能主要受浴液与纤维之间反应的影响，因此可使用添加剂来控制凝结和再生速率。MARSANO E等人研究了从离子液体溶液中纺制纤维素⁃丝素蛋白共混纤维的可行性。PHILLIPS D等人研究了在湿法纺丝中丝胶蛋白促进丝素蛋白分子链取向的机理，从而提高纤维的机械性能。

1.2.2　织造技术

织造技术包括针织、机织和编织，可将纤维、长丝、纱线制备成具有一定形态的纤维基织物制品。这些织物纺织品已有各种生物医学应用，例如人体关节的增强和重建、韧带和椎间盘的置换。在心血管疾病的治疗中，织物也已被用于心脏支持装置、组织再生血管移植物和用于经皮植入的人工心脏瓣膜。FREITAS A等人利用纬编针织物成功制备了聚丙烯动脉支架，使用圆机制备，通过改变线圈长度和织物线圈密度来调整支架结构的松紧度，从而改变样品直径。机织物具有尺寸稳定的优势，多被用于组织再生的支架制备。例如HAN F等人基于蚕丝平纹织物，利用丝心蛋白作为支架，为不同的软组织再生实现了优异的微环境。

1.2.3　非织造技术

非织造成形技术是通过机械、热或化学方法将纤维或长丝缠绕加固形成具有定向或随机取向的纤网结构。非织造工艺生产周期短、成本低，同时产品具有含水性好、比表面积大的优势，常被用于一次性卫生用品、口罩、防护服、伤口敷料等。GIL E等人将银纳米粒子混合到家蚕丝素蛋白非织造布中，制备的伤口敷料具有优秀的抗菌性能。此外，CAUSIN F等人还证明了来自蚕茧的非织造丝纤维网状支架具有抗血栓性能，对高剪切应力和血流冲击具有良好的抵抗力。

从上述分析可知，单一材料或制造方式无法满足医疗领域的需求。因此在实际生产制造过程中，往往需要协同多种纤维材料以及成形技术，同时结合功能化改性（表面化学处理、表面物理改性和生物改性），对材料的性能进行调控和修饰，实现功能的定项设计。最终形成的生物医用纺织品根据临床应用的领域不同，通常被分为植入性纺织品、非植入性纺织品、体外装置用纺织品和卫生保健用纺织品，相关研究人员对此已进行了详细的概括。总体而言，这些生物医用纺织品主要作用于人体的体外和体内，因此也可分类为体外医用纺织品和体内医用纺织品，故下文将利用经典应用案例介绍这两大类产品的研究进展，重点阐述具有智能化高端医用纺织品的发展现状。

2 体外医用纺织品分类及研究现状

体外用生物医用纺织品指的是作用于人体体表或外部，以达到疾病预防、监护、治疗康复、保健等目的。本文重点分析防护型（抗菌抗病毒、防辐射）、传感监护型（物理传感、化学传感）、体外治疗型（声光热理疗、伤口敷料）和保健型（温湿度调控）体外医用纺织品的研究现状。

2.1　防护型医用纺织品

防护用品是指为了保护人体安全与健康所必备的一种防御性装备，对于减少危害起着相当重要的作用。例如对于医护人员和病人而言，在环境中接触携带病毒的血液、体液、分泌物、排泄物的风险极高，需使用防护或隔离材料来保障安全，如口罩、防护服、手术罩等。当新型冠状病毒疫情肆虐全球，细菌和病毒俨然成为全球杀伤力最强的疾病来源之一，是威胁人类健康的重要因素。研究表明，佩戴外科口罩可以有效地降低感染风险。但大多数口罩为一次性使用产品，在废弃处理过程中容易引发二次污染，因此研制抗菌抗病毒纺织品意义非凡。基于上述需求，本团队在高温有机溶剂体系中，以PP非织造布、棉织物为口罩载体，在其表面快速原位合成氧化亚铜纳米粒子，实现了优异的抗菌抗病毒活性，对脊髓灰质炎和甲型H1N1流感病毒的抗病毒性能高达99.9%；且该制备方法对多种抗菌抗病毒纳米粒子在非织造布表面的合成具有普适性。目前口罩的设计聚焦于防护性能的提升，然而口罩的生产消耗了大量的不可再生石油资源，同时也造成了每天25万t的固体污染，提升口罩的绿色生产和清洁处置仍面临巨大挑战。

2.2　传感监护型医用纺织品

传感监护型医用纺织品是将电子器件集成到纺织品中，实现感知、反应和环境刺激下的互动，具有电子产品的功能和纺织品的佩戴舒适性，可收集与人类健康相关的数据，因此在疾病诊断、生理监测等领域具有广泛的应用前景。柔性传感器是智能监护型纺织品的关键组件，可将外界刺激转换成电信号（电阻、电流、电容、电压）的形式输出。传感器的关键性能指标包括灵敏度、应变范围、响应速度、迟滞回复性以及耐久性。根据外界刺激类型的不同，可将传感监护类型分为物理传感型和化学传感型两大类。

2.2.1　物理传感型　

物理传感型生物医用纺织品是指能够对物理（力、温度、湿度、气体）变化做出响应，从而收集和量化人体生理状态，以期能实时提供疾病监控和诊断服务的可穿戴纺织品。常见的类型有应力应变传感，可用于感知心跳、脉搏、呼吸等生理过程；温度传感，用于监测人体体温等。

应力应变传感是利用人体生理信号的强弱或频率的不同来实现信号的传递。例如一种聚酰胺/聚丙烯腈复合非织造布用于呼吸暂停综合征的监护，利用呼吸程度不同导致信号强度和频率差异，可用于监测病人是否咳嗽、呼吸暂停等，并实现自动预警。笔者团队受灯心草纤维分形网状结构的启发，制备了一种基于生物质的柔性灵敏应变传感器，该传感器具有较高的灵敏度（24.95~76.79）和600%的可拉伸范围，能准确跟踪人体的超微生理信号（心跳、脉搏、呼吸等）以及运动状态（奔跑、跳跃等）。为了解决传感器刚性电源的限制和保障柔性传感器的可穿戴舒适性，笔者团队受DNA双螺旋稳定结构的启发，通过摩擦包芯纺纱技术，研发了一种基于液态金属的双螺旋包芯纱线，实现了柔性纱线传感器的大量生产，用于人体运动监护、能量收集和热管理。由于纱线稳定的双螺旋和多级结构，纱线及其织物表现出柔韧、透气和耐水洗的综合优势。体温是另一个可以评价人体健康状态的生理指标。实时和连续的皮肤温度监测对预测人体的认知状态和环境，以及疾病的早期诊断至关重要。LIN M等人开发了一种基于亲水性丝素蛋白的温度传感纤维，利用传感器的温敏特性，对温度的变化能够线性和快速响应，具有0.016 36 °C-1的热响应特性，并具有217%的可拉伸性，可用于原位生理信号和体温的快速监测。然而由于始终受到传统制备方法和基材的限制，难以同时满足超高灵敏度、广泛应变尺度、快速响应等基本要求，因此实现全范围生理信号监测一体化仍存在困难。

2.2.2　化学传感型　

化学传感型生物医用纺织品是指能够将人体代谢产生的化学物质转化为可分析的生理信息，以弥补物理传感器未能通过提供生物化学线索了解人体健康状态的局限。该类型的传感器已被开发应用于唾液、汗水、血糖、pH、尿酸等代谢产物的监测。ZHAO C等人开发了一种头戴式柔性传感纱线用于汗液中乳酸、钠离子浓度的监测。该传感器具有生物相容性、制备简易、监测浓度范围广（乳酸0 mmol/L~25 mmol/L，Na+0.1 mmol/L~100 mmol/L），可覆盖人体的生理活动范围。为了实现自供电监测血糖，有课题组首次将热电纤维（电源）和生化传感纤维（传感器）有机结合，借助人体和外界温差发电并成功驱动葡萄糖传感器工作，实现了智能可穿戴柔性织物“一站式”的传感服务。与传统的刚性化学传感器相比，基于纤维的化学传感器具有优异的可变形性的优点以及良好的机械性能和可植入性，然而因其长期作用于人体表面，对耐久性、细胞相容性、致敏性、毒性等指标的评价是其未来商业化发展的重点方向。

整体而言，传感监护型生物医用纺织品得到了发展，但许多技术仍停留在研究阶段，商业链完整性亟待增强。就技术而言，传感器本身的稳定性、耐磨损性、高保真测量等还需要进一步提高。而从整个产业链配套来说，柔性电路刚柔连接、生产自动化等环节也需要跟进步伐。

2.3　治疗型医用纺织品

体外治疗型医用纺织品是直接或者间接作用于人体皮肤表面，用于充当伤口临时屏障，防止感染或促进组织修复和愈合的一类材料，常见种类有伤口敷料、绷带、纱布等。周应山教授等人以壳聚糖等为基础，通过接枝改性，利用电纺丝⁃光固化联用技术，构建具有水性条件下稳定结构的天然高分子基纳米纤维材料，实现全水系中性pH条件下的天然高分子纳米成纤与结构稳定，完全替代现有高毒试剂纺丝及交联工艺，有望作为细胞支架在组织工程领域实现应用。该团队进一步以壳聚糖为基础，通过纺丝、结构及形态重构等技术，构建出一系列具有超高、超快吸收能力的纤维凝胶材料。该纤维凝胶材料与血液接触后形成物理封闭层，更为致密，利于止血。同时该纤维结构上带正电荷的氨基与血红细胞表面带负电荷的磷脂基团静电吸引产生的相互作用，促进了血红细胞的黏附和聚集，从而促进止血。

利用物理作用（电、光、声、力等）达到理疗目的的纺织品在关节和组织修护等领域也扮演着十分重要的角色。运动员、老人和幼儿等人群可能经常受伤，引起关节疾病，如组织肿胀和肌肉僵硬。焦耳热、红外光是典型的缓解这些症状的方法，其作用是产生热量使血管系统以及周围的胶原组织被加热以驱动血液流动，缓解疼痛，减少关节麻木。笔者团队研制的液态金属内置式双螺旋包芯纱机织物和石墨烯/聚吡咯灯心草机织物，利用液态金属的高导电性和石墨烯高导热性，可使织物展现出优异的电热响应性能，在关节热理疗等方面有巨大潜力。随着研发实力和工业基础的提升，治疗用医用纺织品将面向智能化、多功能化迈进。

2.4　保健型医用纺织品

保健是指保持和增进人们的身心健康而采取的有效措施。其中，热湿舒适对人体生理和心理健康起着至关重要的作用，对人体舒适感的贡献率约占61.5%，因此近些年来具有舒适调控的保健型医用纺织品得到了发展。传统的舒适调控手段是通过增减衣物，但普通织物在炎热夏季无法管理红外辐射和汗液蒸发。舒适调控医用纺织品可根据环境和人体的温度或湿度呈现响应变化，从而提高个体热湿舒适性。根据调控类型的不同，舒适调控医用纺织品可分为热舒适管理（辐射调温纺织品、相变调温纺织品、智能响应调温纺织品）和湿度舒适管理（水分管理纺织品）两大类。

2.4.1　热舒适管理　

辐射制冷是一种利用大气透明光谱窗口，将热量直接辐射到外层空间，从而有效降低体表温度的方法。大多数辐射冷却结构（薄膜、涂层和油漆等）仍然导致空气⁃水渗透性弱和耐磨性不足，限制了这些材料被用于人体热管理。为了解决穿着舒适性问题，ZENG S等人设计了一种由氧化钛⁃聚乳酸（TiO2⁃PLA）复合编织织物与聚四氟乙烯（PTFE）薄膜复合的超构织物。通过可扩展的工业纺织织造路线，研究出的复合织物展现出理想的机械强度、防水性和商业服装的透气性，同时保持有效的辐射冷却能力。实际应用试验表明，该复合织物覆盖的人体温度比商用棉织物覆盖的人体温度低4.8 ℃。

相变材料是用于个人热管理的重要功能材料之一，以潜热形式吸收或释放大量能量为人体降温或加热。笔者团队创新提出新型液流纺技术制备了相变石蜡材料内置式包芯纱，实现了热防护纱线的批量化生产。该包芯纱制备的织物在冷热场景测试时，表现出优异的调温性能，在热环境中与其他商业相变织物相比低9 ℃，可用于极端温度的热防护；同时该织物具有良好的透气性，高耐用性，可承受10 000次的循环磨损而不发生断裂和泄露。

ZHANG X等人报道了一种碳纳米管包覆的纤维素纤维基智能响应调温纺织品。纤维本身在温度和湿度的作用下因电磁耦合效应膨胀和收缩，改变了纤维的间距，加速人体在湿热环境下进行更好的热交换，从而有效地将红外辐射调节至35%（现有服装仅调节至5%）。JIA T等人开发了一种可感知皮肤表面湿度的智能蚕丝织物，通过调节宏观形状或孔隙率实现热量管理，当外界气温偏高时，衬衫的袖子会在几秒内自动从手腕卷到肘部，当温度降低时，袖子自动复原，为人们提供更多的舒适体验。

2.4.2　湿度舒适管理　

湿度舒适管理又称为汗液管理或水分管理，通常与热管理相辅相成。现有的可穿戴设备存在不理想的表皮舒适性或生物相容性，尤其是那些在潮湿环境中使用的电子纺织品，例如用于监测湿度、尿液和汗液的电子设备，会对皮肤舒适性产生不利影响。因此，智能医疗纺织品在满足功能化的前提下，应兼具湿热管理的功能，以减少潮湿和黏稠的体验。HE X等人利用荷叶效应，仿生织造一种单向导汗热舒适的蚕丝亲疏水双面织物，可实现单向导汗，同时收集汗液进行电解质离子、血糖、pH等的监测，可潜在用于病人的生理信号监护，同时保障其体表热湿舒适性。

此外，出汗作为人类皮肤最重要的热湿调节功能之一，越来越受到人们的关注。由于长时间的高温环境以及高强度工作，人体产生的大量汗液将直接影响个人的健康以及工作效率。斯坦福大学崔屹教授在普通纤维纤芯材料的基础上，采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行梯度选择性表面改性，在底层通过静电纺亲水锦纶6纳米纤维构建了人工排汗皮肤（i⁃TRANS）。i⁃TRANS能够定向输送“汗液”，而不会捕获多余的水分，并在顶部表面实现均匀的汗滴“分泌”，很好地模拟了人类皮肤排汗的情况，为人工皮肤用于排除汗液提供了新的见解。为了提升穿着舒适性，XU D等人受驼峰结构启发，通过热轧处理和超声波焊接将阵列式隔热单元和异形芯吸通道整合在一起，设计了一种具有仿驼峰结构的层级织物，可有效降低皮肤湿度和体表温度。

上述舒适调控医用纺织品制备技术的开创，在提升个人生活品质的前提下，将有效减少因制冷产生的能源消耗和温室气体的排放。然而目前该类生物医用纺织品仍存在大规模制备困难、舒适评价体系不健全、个性化设计不足等问题。未来的发展趋势应朝向产业链的完善、评价标准的构建和智能集成化的方向发展。

3 体内医用纺织品分类及研究现状

体内医用纺织品通常指植入式医用纺织品，是一类用于伤病患者体内病变器官及部位更换或伤口修复的纺织品。植入式医用纺织品在临床角度属于外科用纺织品，常见类型包括外科缝合线、人工血管、人造韧带、人工骨、人工神经、人工瓣膜、医用补片、载药纳米纤维等。对于植入式医用纺织品的综述已经较为详尽，下文将重点举例介绍科研界和工业界在组织修复、器官修复、促愈合、辅助治疗型植入式纺织品的研究进展。

3.1　组织修复型医用纺织品

由于遗传、免疫异常或病毒感染产生的组织病变可通过外科手术进行修复治疗。常见的组织修复术包含骨组织移植、疝气修补、皮肤移植、韧带修复等外科手术。其中，全球每年进行的骨修复手术超过200万次，是仅次于输血的第二常见组织修复术810。小尺寸骨缺损可自修复，大尺寸骨缺损则需借助支架修复。支架是骨生长的临时基质，为组织发育提供特定的环境和结构，因此仿生支架是骨修复手术中最不可或缺的核心材料。材料及其降解产物的生物相容性是支架的主要考虑因素。有团队通过在水溶液中机械剥离的方法制备了蚕丝纳米纤维。该纤维制备的过程完全基于水溶液体系，能够保持其优异的生物相容性。同时，在透明质酸的调控下，蚕丝纳米纤维能够通过静电喷射组装成尺寸为数百微米的微球，能够支持骨髓间充质干细胞的长期增殖，并能够显著促进干细胞的成骨分化，证实了其作为细胞载体和组织工程微支架的巨大潜力。笔者团队为解决细胞在支架内迁移效率低的难题，通过冰模板法制备有序大孔及力学各向异性聚乳酸支架，缩短大鼠颅骨修复周期（8周）。另外，为解决大段骨缺损再生难的问题，仿生了原生骨空腔结构，制备定向大孔聚乳酸中空支架，成功实现兔子大段股骨缺损（15 mm）的修复及再生810。

此外，医用纺织品在疝气修补手术中也扮演着重要角色。疝修补片的作用在于可以对疝气的组织缺损区域进行更为牢固和稳妥的修补。医用纺织疝修补片的研究聚焦于经编结构设计和表面改性技术。武汉纺织大学刘洪涛教授等人响应临床“腹膜前间隙术式”理念，利用经编技术在大孔单丝聚丙烯网片上聚合可降解弹性体涂层，制造双层结构抗黏附生物可吸收补片，可减少腹膜内黏连，提升疝气修复效果，符合长期植入材料生物指标；促进创口愈合，减轻病患疼痛，且能修补大缺损，手术感染率从1%降至0.05%以下。同时可等效替代3倍价格的同类进口产品，为患者减轻医疗负担，取得良好的经济和社会效益，该成果获2018年中国纺织工业联合会科技进步二等奖。QIAO J等人探究了一种新型可生物降解的壳聚糖疝气补片，随着缺损腹壁的再生，壳聚糖逐渐降解，避免了异物反应和慢性并发症。

3.2　器官修复型医用纺织品

近年来，心血管疾病已成为造成死亡的首要原因，占全球死亡人数的三分之一，可通过搭桥手术在自体血管的基础上异位移植从而达到治疗的目的。然而，随着患者年龄的增长，自体移植血管在数量和长度上非常有限，术后并发症发生率更高。因此，开发能够保持长期通畅的人工小口径血管移植物迫在眉睫。人工血管需满足生物相容性、抗血栓、尺寸可调、结构稳定及力学性能等要求，以减少植入人体后的性能失效或排异反应。目前的人工血管是将合成纤维或天然纤维通过静电纺丝、细胞自组装、3D打印技术制备而成。现有人工血管难以复制天然的血管结构，存在硬度高、强度低、顺应性低、缝合性差等缺陷，导致内皮化效果不好，从而易形成血栓。武汉纺织大学杨红军教授团队在结构和制备工艺性方面进行创新，采用编织技术研发了仿生新型聚氨酯基人工血管。该血管中的聚氨酯卷绕层提供弹性支撑，防止弯折死角，促进内皮化；编织层增强顺应性，防止血液渗漏；同时加入抗凝血药物（肝素钠），提高抗凝血能力，通畅率提高到80%以上。移植该聚氨酯人工血管后，实验狗和实验兔的存活时间长达6个月~12个月。

人工心脏瓣膜是另一类可以治疗心血管疾病的植入式医用纺织品，特别是用于治疗风心病、先心病、马凡氏综合症等。在人工心脏瓣膜成形技术中，可降解复合材料支架的开发至关重要。合理的组织结构和织造方式中将超细复合纱线与去细胞瓣基质进行紧密结合，使得经编组织增强细胞瓣基质复合材料生物力学性能达到或接近天然心脏瓣膜水平。纱线交织的不同方式可以再现瓣膜内交错的纤维结构，符合介入瓣要求。为了提升人造组织的生物相容性，DU J等人报道了一种基于丝素蛋白和聚氨酯复合纳米纤维的支架，可支持静脉内皮细胞的生长，促进细胞的活力，可作为潜在的心脏瓣膜构建体。

3.3　促愈合型医用纺织品

早期的外科手术缝合线选用亚麻、棉花、马毛、动物肠道等材料制作，之后逐渐发展为具有抗张强力和稳定性的不可吸收合成材料和金属丝。20世纪末期美国Cyananid公司研发的最新一代缝合线为可吸收的合成缝纫线。目前我国基础医院仍采用不可吸收的蚕丝缝合线，对于可降解缝合线的使用仍依赖于进口，自主研发面临原料加工困难、设备缺乏等挑战。

此外，缝合线另一发展方向是对其赋予抗菌功能，这是减少外科手术中引发的排异反应，阻止伤口感染和降低死亡率的有效策略。FRANCO A等人在商用蚕丝手术缝合线的基础上，负载了DNA重组工程制备的蜘蛛丝蛋白抗菌肽涂层。体外研究表明，该涂层在不改变缝合线力学强力的前提下展现了优异的抗菌性能、细胞相容性，可有效减少植入后的细菌感染。未来的研究方向应考察缝合线的体内抗菌耐久性，及对不同手术类型的适应性。还应对微加工技术进行评估，以确保对不同制造工艺进行最佳控制。

3.4　辅助治疗型医用纺织品

医用纺织材料因其比表面积大、生物相容性良好，可作为植入性药物载体。然而，在药物治疗过程中药物释放过快或者发生突释现象，都会极大损害患者的身体健康，不利于康复。可控释纳米纤维制品通过制备工艺和研究设计内源性刺激（pH、生物酶）和外源性刺激（温度、磁场、激光等）特异性响应，实现药物缓释、可控释放，满足特殊治疗需求，可用于肿瘤、癌症等多类型疾病的治疗。目前研究人员研究的药物控释系统基本是通过静电纺丝制备的载药纤维。GUO M等人制备了一种金雀花素交联明胶改性静电纺纳米纤维，将该纤维植入小鼠体内后可定点缓释阿霉素，可对抗黑色素瘤的生长。GAO S等人研发了一种皮芯结构纳米纤维，可根据温度变化控制药物释放，抑制病变肿瘤活性。但静电纺纤维存在的主要问题是批量化受限，商业化难度大；同时静电纺纤维在药物控释方面的效果不好，准确度不高。

相比于体外医用纺织品，植入性医用纺织品因作用环境的特殊性，需更加全面地对研发产品进行生物安全评价，如对细胞毒性长期地跟踪分析。另外应考察植入纺织品的稳定性和耐久性，特别是评估植入材料表面的纤维化、表面污垢化造成的性能失效。此外应该推动高效织造方法和设备的研发，打破依靠进口的被动局面。同时，将更多功能集成到纤维或纤维基纺织品中是生物医用产品的未来趋势，例如引入生物燃料电池、超级电容器以及水性电池，在体内用作植入装置，实时传输数据以提供临床建议。对临床相关性的理解和传感器数据的处理也需要进一步发展，例如大数据处理技术，引入机器学习和人工智能来分析复杂的数据。

4 医用纺织品发展趋势

依托于国家政策导向和科研界、工业界的协同攻关，我国医用纺织品行业得到了健康长足的发展，整体而言已基本实现了多样化，然而仍面临下述一些关键难题需进一步攻关解决，以缩小学术研究与工业生产之间的差距。

中低端医用纺织品存在同质化严重，国际竞争力不足的问题。例如防护、卫生用医用纺织品类，量大面广，已基本实现国产化，然而产品的功能性和差别化不高，标准和规范化程度不及国际水平。未来发展可融入先进的智能制造技术，即基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度结合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等新型生产方式，用于保证医用纺织品的生产效率、品质与灵活性。另外需推动全产业链绿色低碳转型，开发的重点在于相关原料、成形技术、生产设备全产业链上下游的转型升级，实现低成本、高产能、生态友好型产品的开发，使其在供大于求的市场环境下突出重围。

高端医用纺织品面临依赖进口，无市场主导权的瓶颈。究其根本在于技术水平较低、标准评价体系缺失，使得具有自主知识产权的国产品牌较少。未来需继续深化国际交流合作，加强基础技术研究，可重点结合对不同人体、组织、器官的天然组成、结构与功能的深入研究，进行宏观与微观仿生设计及制造，从而开辟具有独创性的医用产品。同时可发展精准医疗产品，结合蛋白质组、代谢组、免疫组、肠道微生物组等分析技术，让精准医疗纺织品贯穿诊断、治疗、康养，覆盖疾病全周期。另外，可利用互联网、物联网、区块链等技术，实现高端产品从加工、流通、临床使用等环节的全流程信息可追溯，满足政府监管、公众查询、产业运营的需求，提升高端医用纺织品效果和可靠性，提高国际竞争力。

智能产品规模化程度不深，商业化遇到挑战。中国的可穿戴医疗监护用纺织品的研究处于早期阶段，相关产品的研发、推广及商业化的路径需更多探索。目前智能医用产品面临的困难是加工流程复杂、成本高，同时功能性和舒适性、耐久性、安全性之间难以平衡统一。应加强交叉学科进一步融合，产学研各领域深度合作，聚焦于产品优化、质量提升及加工技术的不断改进，加快临床有效性验证，使得智能医用纺织品被医院端和患者端接受和认可，最终促进该类产品实现从实验室生产向自动化工业生产的转移。

总体上，如图2所示，医用纺织品的未来可从材料开发、性能优化、技术革新、科技赋能、应用开发、产业升级等多角度协同发展。

5 结语

在人民健康需求增长、经济发展、政策支持、国际竞争等内外因素的共同驱动下，我国医疗大健康纺织品得到了快速发展，在疾病治疗等方面得到广泛应用。通过对医用纺织品的技术研究、应用领域及产业化现状进行综述剖析发现，我国现有医用纺织品具有多样化、复合化、技术逐渐提升、功能不断创新等特点，然而高品质、智能化、生态友好医用纺织品的基础研究、技术开发、商业生产仍处于起步阶段，无法满足日益增长的需求。今后重点应加强自主核心技术研究、加深国内外多领域深度合作、加快智能集成制造技术融合、完善行业规范制度构建、发展科技赋能产业链，以期开发兼具轻型舒适、数字化、智能化、生物友好、可降解等优势的未来医用纺织品，推动我国纺织行业与医疗行业的高质量发展。

本文引用格式：

唐文杨,陈定伟,吴展鹏,付驰宇,杨红军,夏治刚,徐卫林.医疗大健康用纺织品研究现状与发展趋势[J].棉纺织技术,2023,51(10):14-24.

TANG Wenyang,CHEN Dingwei,WU Zhanpeng,FU Chiyu,YANG Hongjun,XIA Zhigang,XU Weilin.Research status and development trend of medical and health textiles[J].Cotton Textile Technology,2023,51(10):14-24.

纺织现代化强国建设主题专刊

50周年专刊｜孙瑞哲：纺织强国再出发 奋进现代化产业体系建设新征程

50周年专刊｜董奎勇：中国棉纺织工业发展历程与创新之路

资料来源：《棉纺织技术》

作者：唐文杨、陈定伟、吴展鹏、付驰宇、杨红军、夏治刚、徐卫林

轮值编辑：赵继诚

广告

通知｜“天门纺机”第三届中国棉纺织科技大会12月武汉召开

看，这就是陕西纺织！（系列报道三：民企筑梦经纬新势力）

“50年，他们说” | 伴随《棉纺织技术》创刊半世情缘

会否跌破17000元/吨？近期棉花走势探析

鲁泰纺织：从面料生产商到顶级品牌制造商

“金九银十”进入高潮，纺企原料补库增多，即期利润修复！

《棉纺织技术》继续入选“中国科技核心期刊”

“智目智能”技术直通车登陆棉纺织技术新传媒知识店铺

棉纺织技术新传媒（微信号：mfzjsxcm）

部分素材来源于互联网 如有侵权请联系删除 转载请务必注明来源

商务合作：柴经理 029-83553552

加群联系：小叶029-83553544

梭子讲堂-小新（微信：suozi01）

课程咨询：沙沙 029-83553548

转载联系：沙沙 029-83553598

稿件查询：李编辑 029-83553538返回搜狐，查看更多