骨缺损是骨科常见多发性疾病。考虑到骨膜在骨再生中的重要作用,在骨膜的配合下提高骨移植物的成骨能力是非常可取的。自体骨膜移植或同种异体骨膜移植具有来源受限、供区发病率以及免疫原反应等问题。因此通过体外设计和构建模拟天然骨膜结构和功能的人工骨膜将是更好地治疗大尺寸骨缺损的一个新手段。静电纺丝纤维具有类细胞外基质的结构、制备方法简单且可大规模制备、表面形貌可调、柔性好、成本低以及可作为药物载体等优点,因此它在高性能柔性薄膜的设计与集成方面得到了广泛的关注。本研究的目的是将静电纺丝纤维膜制成具有柔性、透过性以及骨诱导作用的人工骨膜,覆盖在复杂的骨移植物表面,促进骨修复效果。骨形态发生蛋白(BMPs)、胰岛素样生长因子(IGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)等传统生长因子存在降解速度快、成本高、易失活、有副作用等缺点,因而限制了它们的临床应用。本论文研究内容之一为使用中药成分淫羊藿苷(ICA)来代替传统的蛋白类的生长因子,并将其添加到聚己内酯(PCL)/明胶基体中,通过静电纺丝制备具有成骨诱导作用的人工骨膜,然后研究了淫羊藿苷负载量(0,0.005,0.01,0.05,0.1,0.5 wt.%)对纤维形貌、物理性质、药物释放曲线、体外降解性、体外生物相容性以及体外成骨分化等性能的影响。研究结果表明,负载ICA的静电纺丝纤维膜亲水性明显提高,载药纤维膜降解速率适宜,且具有良好的生物相容性。此外,相比于未载药组,负载ICA的纤维基质上MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶(ALP)活性、骨钙素(OCN)、I型胶原(COLI)表达及钙沉积含量明显增强。ICA负载量为0.05 wt.%的纤维膜具有显著的促进细胞粘附、增殖和分化效果,具有最佳的综合性能。因此,这种负载ICA的PCL/明胶静电纺丝纤维膜具有促进骨再生的巨大潜力,可作为仿生型人工骨膜使用。此外,感染是导致植入材料失败的一个主要原因。因此,我们在第二部分的研究中设计制备了基于静电纺丝的具有抑菌和成骨等多种功能的仿生型人工骨膜。通过使用同轴静电纺丝,分别使用明胶和PCL为壳层和核层基体,并在纤维壳层和核层中分别加入抗菌药物莫西沙星盐酸盐(MOX)和促成骨药物ICA,制备了具有核壳结构的双载药型柔性纤维膜。我们对制备得到的核壳纤维膜的物理性能、药物释放、体外降解、体外抗菌性能、体外成骨分化以及体内成骨性能进行了研究。研究结果表明,具有核壳结构的纺丝纤维膜是两种不同功能药物的有效载体。明胶壳中的MOX在第1个月迅速释放,可以有效降低感染发生率,而PCL核中的ICA释放缓慢且可持续释放,可为骨的长期再生过程提供持续的骨诱导因子。PCL和明胶组成的核壳结构以及二者降解速率的差异都有助于两种药物的分级释放和缓释。此外,具有核壳结构的双载药纤维膜组具有明显的体外抗菌作用,且MC3T3-E1细胞OCN、COLI、钙沉积等成骨标志物表达增强。更加值得注意的是,在兔桡骨缺损模型中,具有核壳结构的双载药纤维膜在质量和数量上都表现出了促进体内骨形成的特性,因而可以作为潜在的多功能仿生型骨膜在临床上使用。由于核壳纤维的结构较难控制,因此我们接下来又采用双喷头静电纺丝的方法制备了一种由两种纤维组成的同时具有抗菌性和骨诱导性的新型人工骨膜。我们将抗菌药物MOX和成骨药物ICA分别引入PCL/明胶纳米纤维和PCL微/纳米纤维中,赋予纤维膜抗菌和骨诱导性能。含有双纤维的纺丝膜不仅可以作为两种溶解性差异较大的药物的同一种载体,而且根据两种纤维基质的降解速率和两种药物的扩散速率的不同,实现了可控的药物药物释放曲线。最重要的是,这种含有双纤维的纺丝膜1个月后释放的ICA仅为35%,释放速度较慢,与骨再生速度相当,并且这是其它给药系统难以达到的。同时,该双载药双纤维膜具有明显的抗菌性和良好的体外生物相容性,可使细胞在其上粘附和增殖。此外,MC3T3-E1细胞中OCN、COL Ⅰ表达和钙沉积的明显上调,显示了其优良的促成骨分化能力。另外,双载药双纤维膜在兔桡骨缺损模型中,也显示出明显的促成骨性能。这些结果表明,双载药双纤维膜作为一种有效的药物释放控制载体和仿生多功能人工骨膜在促进骨再生方面具有巨大的潜力。除骨缺损以外,皮肤上慢性伤口的护理也是临床上的一个难题。实时监测伤口的状态,并在伤口感染初期给予及时的抗感染治疗对于减轻患者痛苦、为医生提供诊断信息以及降低我国医疗卫生体系的负担是非常有帮助的。柔性电子设备在可穿戴医疗生物监测、随需应变治疗、人机交互等领域的广泛应用正引起人们极大的兴趣。然而,传统塑料衬底的不舒适性、机械失配性和不透气性限制了柔性皮肤电子设备在医疗生物监测和随需应变治疗中的应用。本文以负载有MOX的交联静电纺丝热响应性聚合物纳米纤维膜为基底材料,采用丝网印刷在其上制备导电图案,制备了具有实时温度传感和伤口部位按需及时抗感染治疗的柔性透气电子器件。这种复合器件不仅具有良好的柔性、可靠的透气性和强健的环境稳定性,而且器件的电阻和温度之间呈线性关系,可实时生物监测伤口部位的组织温度。此外,该复合器件还可以组装成电子皮肤,用于温度变化的空间传感映射。同时,柔性温度传感器与无线发射机耦合,可以实现实时远程温度监测。同样值得注意的是,该复合器件也可以作为高效的柔性加热器使用,一旦感染发生,可触发纤维中按需释放抗生素,及时抑制伤口部位的细菌繁殖。本论文的目的是设计、制备和研究基于静电纺丝的仿生型人工骨膜和柔性电子器件的性能与应用,以实现更好的骨再生和伤口护理,从而减轻患者的经济负担和医疗卫生系统的压力,最终促进我国经济和社会的发展。