《ACS Nano》: 3D打印多功能水凝膠敷料適用于個(gè)性化傷口治療

來(lái)源：高分子科學(xué)前沿

傷口在手術(shù)、燒傷、創(chuàng)傷和慢性疾病中經(jīng)常出現(xiàn)，醫(yī)療和藥物治療的關(guān)鍵部分是傷口敷料，它可以形成屏障，保護(hù)傷口免受污染，保持適當(dāng)?shù)臐穸人�平，控制滲出物的釋放，并促進(jìn)愈合過(guò)程。先進(jìn)的下一代傷口敷料可以負(fù)載生物活性分子和納米粒子，以預(yù)防或治療感染或通過(guò)生物途徑促進(jìn)傷口愈合。然而，在已經(jīng)開(kāi)發(fā)了大量的傷口敷料中，沒(méi)有單一的敷料適合于處理不同的傷口。

鑒于此，多倫多大學(xué)化學(xué)系Eugenia Kumacheva等報(bào)道了一種利用3D打印的多組分生物復(fù)合水凝膠傷口敷料，可被用于傷口部位的獨(dú)立控制釋放。使用載有預(yù)定釋放曲線的抗菌銀納米粒子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的水凝膠傷口敷料來(lái)研究小鼠模型中傷口的生理反應(yīng)。研究證明了3D打印水凝膠敷料的多功能性，可在體內(nèi)產(chǎn)生各種生理反應(yīng)，并可進(jìn)一步適用于各種傷口類型的個(gè)性化治療。相關(guān)工作以題為《Multifunctional 3D-Printed Wound Dressings》于近期發(fā)表在ACS Nano上。

研究亮點(diǎn)：
1、水凝膠主體由纖維素納米晶體和殼聚糖甲基丙烯酰胺組成，利用3D打印方法可以潛在地用于制造具有不同結(jié)構(gòu)和形狀的敷料，根據(jù)所用打印頭的類型，CNC/Chit-MA油墨被擠壓成組成和結(jié)構(gòu)均勻的片材或網(wǎng)格型水凝膠。其中，單功能微流體打印頭由一個(gè)入口和16個(gè)分支平行出口微通道陣列組成，這些微通道在出口處匯合可從打印頭擠出寬度為17±1.0mm、厚度為1.1±0.1mm的薄片，以產(chǎn)生單功能水凝膠。多功能打印頭有四個(gè)入口，通過(guò)選擇閥將特定的儲(chǔ)墨器連接到壓力儲(chǔ)墨器，可以隨時(shí)更換墨水。打印頭中的微通道能夠?qū)⒉煌�的墨水受控地輸送到公共出口以獲得不同的水凝膠組合物和負(fù)載有不同的藥物及濃度網(wǎng)狀水凝膠。

△3D打印傷口敷料制造示意圖

2、水凝膠的生物相容性和抗菌性能在體外進(jìn)行了驗(yàn)證，多功能敷料在體內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試，以研究由不同敷料組成和釋放方案引起的不同生理反應(yīng)，并與Tegaderm對(duì)照組進(jìn)行了比較。在用具有不同生物活性劑血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子釋放曲線的水凝膠敷料處理的小鼠模型中，早在傷口形成后6天就觀察到肉芽組織形成和血管形成的不同生理反應(yīng)。與對(duì)照組相比，用水凝膠敷料覆蓋傷口的組的肉芽組織形成有所改善。此外，基于所用水凝膠的不同設(shè)計(jì)，觀察到傷口部位的血管密度水平不同，水凝膠組的血管密度明顯高于對(duì)照組。

△水凝膠的生物相容性和抗菌性能

△小鼠模型6天以上傷口愈合的分析

3、以網(wǎng)狀形式印刷的多功能絲狀敷料3D能夠控制生物活性劑的被動(dòng)差異釋放，其可以針對(duì)期望的應(yīng)用而定制，例如，采用不同的生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)特定傷口類型和幾何形狀的愈合。隨著時(shí)間的推移，能夠刺激傷口床處所需的血管形成量，并具有使輸送方案與正在進(jìn)行的治療相適應(yīng)的能力，允許個(gè)性化的傷口愈合，提供了對(duì)個(gè)性化傷口治療方法的洞察，并最終通過(guò)強(qiáng)調(diào)3D打印傷口敷料的多功能性和可定制性來(lái)改善傷口愈合。隨著在傷口愈合領(lǐng)域的更多研究的發(fā)展，各種水凝膠基質(zhì)和活性劑可以結(jié)合并結(jié)合到敷料中，從而滿足特定患者的需要。