《ACS Nano》: 3D打印多功能水凝胶敷料适用于个性化伤口治疗

来源：高分子科学前沿

伤口在手术、烧伤、创伤和慢性疾病中经常出现，医疗和药物治疗的关键部分是伤口敷料，它可以形成屏障，保护伤口免受污染，保持适当的湿度水平，控制渗出物的释放，并促进愈合过程。先进的下一代伤口敷料可以负载生物活性分子和纳米粒子，以预防或治疗感染或通过生物途径促进伤口愈合。然而，在已经开发了大量的伤口敷料中，没有单一的敷料适合于处理不同的伤口。

鉴于此，多伦多大学化学系Eugenia Kumacheva等报道了一种利用3D打印的多组分生物复合水凝胶伤口敷料，可被用于伤口部位的独立控制释放。使用载有预定释放曲线的抗菌银纳米粒子和血管内皮生长因子的水凝胶伤口敷料来研究小鼠模型中伤口的生理反应。研究证明了3D打印水凝胶敷料的多功能性，可在体内产生各种生理反应，并可进一步适用于各种伤口类型的个性化治疗。相关工作以题为《Multifunctional 3D-Printed Wound Dressings》于近期发表在ACS Nano上。

研究亮点：
1、水凝胶主体由纤维素纳米晶体和壳聚糖甲基丙烯酰胺组成，利用3D打印方法可以潜在地用于制造具有不同结构和形状的敷料，根据所用打印头的类型，CNC/Chit-MA油墨被挤压成组成和结构均匀的片材或网格型水凝胶。其中，单功能微流体打印头由一个入口和16个分支平行出口微通道阵列组成，这些微通道在出口处汇合可从打印头挤出宽度为17±1.0mm、厚度为1.1±0.1mm的薄片，以产生单功能水凝胶。多功能打印头有四个入口，通过选择阀将特定的储墨器连接到压力储墨器，可以随时更换墨水。打印头中的微通道能够将不同的墨水受控地输送到公共出口以获得不同的水凝胶组合物和负载有不同的药物及浓度网状水凝胶。

△3D打印伤口敷料制造示意图

2、水凝胶的生物相容性和抗菌性能在体外进行了验证，多功能敷料在体内进行了测试，以研究由不同敷料组成和释放方案引起的不同生理反应，并与Tegaderm对照组进行了比较。在用具有不同生物活性剂血管内皮生长因子释放曲线的水凝胶敷料处理的小鼠模型中，早在伤口形成后6天就观察到肉芽组织形成和血管形成的不同生理反应。与对照组相比，用水凝胶敷料覆盖伤口的组的肉芽组织形成有所改善。此外，基于所用水凝胶的不同设计，观察到伤口部位的血管密度水平不同，水凝胶组的血管密度明显高于对照组。

△水凝胶的生物相容性和抗菌性能

△小鼠模型6天以上伤口愈合的分析

3、以网状形式印刷的多功能丝状敷料3D能够控制生物活性剂的被动差异释放，其可以针对期望的应用而定制，例如，采用不同的生长因子来促进特定伤口类型和几何形状的愈合。随着时间的推移，能够刺激伤口床处所需的血管形成量，并具有使输送方案与正在进行的治疗相适应的能力，允许个性化的伤口愈合，提供了对个性化伤口治疗方法的洞察，并最终通过强调3D打印伤口敷料的多功能性和可定制性来改善伤口愈合。随着在伤口愈合领域的更多研究的发展，各种水凝胶基质和活性剂可以结合并结合到敷料中，从而满足特定患者的需要。