《ACS Nano》: 3D打印多功能水凝膠敷料適用于個性化傷口治療

來源：高分子科學前沿

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

鑒于此，多倫多大學化學系Eugenia Kumacheva等報道了一種利用3D打印的多組分生物復合水凝膠傷口敷料，可被用于傷口部位的獨立控制釋放。使用載有預定釋放曲線的抗菌銀納米粒子和血管內(nèi)皮生長因子的水凝膠傷口敷料來研究小鼠模型中傷口的生理反應。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，并可進一步適用于各種傷口類型的個性化治療。相關工作以題為《Multifunctional 3D-Printed Wound Dressings》于近期發(fā)表在ACS Nano上。

研究亮點：
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構和形狀的敷料，根據(jù)所用打印頭的類型，CNC/Chit-MA油墨被擠壓成組成和結構均勻的片材或網(wǎng)格型水凝膠。其中，單功能微流體打印頭由一個入口和16個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入口，通過選擇閥將特定的儲墨器連接到壓力儲墨器，可以隨時更換墨水。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行了驗證，多功能敷料在體內(nèi)進行了測試，以研究由不同敷料組成和釋放方案引起的不同生理反應，并與Tegaderm對照組進行了比較。在用具有不同生物活性劑血管內(nèi)皮生長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。與對照組相比，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計，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差異釋放，其可以針對期望的應用而定制，例如，采用不同的生長因子來促進特定傷口類型和幾何形狀的愈合。隨著時間的推移，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行的治療相適應的能力，允許個性化的傷口愈合，提供了對個性化傷口治療方法的洞察，并最終通過強調(diào)3D打印傷口敷料的多功能性和可定制性來改善傷口愈合。隨著在傷口愈合領域的更多研究的發(fā)展，各種水凝膠基質(zhì)和活性劑可以結合并結合到敷料中，從而滿足特定患者的需要。