慢性傷口的特點是無法完全自然愈合；由于傷口微環(huán)境失衡，傷口持續(xù)處于炎癥狀態(tài)。這些傷口，包括糖尿病潰瘍和壓瘡，可持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年。敷料旨在傷口表面形成保護屏障，從而促進新組織和血管結(jié)構(gòu)的生長。然而，傳統(tǒng)敷料有時會出現(xiàn)水分平衡不足、生物活性有限、機械強度低以及難以維持治療藥物釋放等問題。因此，密西西比大學(xué)藥學(xué)院的研究人員正在利用3D打印技術(shù)制造藥物貼片來治療頑固性傷口和潰瘍。這項研究的目標(biāo)是優(yōu)化基質(zhì)成分以提高可打印性和機械性能，評估體外藥物釋放情況，并分析其抗菌功效。

密西西比大學(xué)團隊研發(fā)的這種傷口敷料能夠緩慢釋放天然可生物降解的抗菌劑，從而促進傷口愈合。這并非敷料首次采用3D打印技術(shù)。例如，2023年，貝爾法斯特女王大學(xué)的研究人員就發(fā)表了一項研究，他們利用3D打印技術(shù)制造了潰瘍敷料。然而，此次研發(fā)的不同之處在于其生產(chǎn)方法和所使用的創(chuàng)新材料，這或許會讓你感到驚訝。

研究插圖（圖片來源：Alshammari等人）

使用哪些材料？

該支架的基材是殼聚糖（CS），一種源自幾丁質(zhì)的生物聚合物，幾丁質(zhì)天然存在于甲殼類動物和昆蟲的外骨骼中。由于其獨特的生物相容性、生物降解性和抗菌性能，這種生物聚合物在傷口愈合領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。研究人員將這種生物聚合物與對香豆酸（P-CA）結(jié)合，對香豆酸是一種天然酚類化合物，廣泛存在于包括水果、谷物、茶葉和葡萄酒在內(nèi)的植物中。他們還加入了聚己內(nèi)酯（PCL）以增強機械穩(wěn)定性，并加入了聚環(huán)氧乙烷（PEO）以增強親水性和加工性能。PCL和PEO增強了基于CS的支架，從而在愈合過程中維持了其結(jié)構(gòu)完整性。

值得注意的是，這種材料組合是可生物降解的。博士生、該研究的作者之一努夫·阿爾沙馬里解釋說：“隨著時間的推移，這種基質(zhì)會被皮膚吸收。而且由于它是一種惰性材料，我們不必?fù)?dān)心副作用或有毒殘留物?！?/span>

雖然傳統(tǒng)的專用支架生產(chǎn)技術(shù)包括靜電紡絲、溶劑成型和冷凍干燥等，但這些方法都存在制造缺陷。為了克服這些局限性，密西西比大學(xué)的研究團隊轉(zhuǎn)向了3D打印技術(shù)。

該工藝首先利用熱金屬擠出（HME）技術(shù)合成定制絲材，然后通過熔融沉積成型（FDM）技術(shù)進行加工。在數(shù)字化方面，研究人員使用Rhinoceros和Meshmixer軟件設(shè)計初始STL文件，之后在UltiMaker CURA中進行優(yōu)化，以用于打印。隨后，研究團隊使用Bowden FDM 3D打印機生產(chǎn)貼片。這些貼片可定制，可以根據(jù)傷口的具體尺寸和幾何形狀進行調(diào)整，無論傷口位于身體的哪個部位。

3D打印支架和絲材的表面形態(tài)和3D形貌（圖片來源：Alshammari等人）

3D打印繃帶的潛在應(yīng)用

據(jù)估計，全球每1000人中就有1.67人患有慢性傷口。然而，并非所有情況下都需要這些特殊敷料?！案鶕?jù)傷口的類型，傳統(tǒng)的繃帶可能就完全足夠，甚至沒有必要使用這種特殊敷料，”藥學(xué)和藥物管理榮譽教授邁克爾·雷普卡（Michael Repka）說道?！暗@項技術(shù)有很多應(yīng)用前景。例如，這些敷料可以在現(xiàn)場打印，用于軍事用途。如果你有一臺能夠為這些3D打印機供電的發(fā)電機，你就可以根據(jù)傷口的類型打印出所需的結(jié)構(gòu)。”

除了外用之外，這些敷料的成分也為內(nèi)科治療提供了明顯的優(yōu)勢。“由于它是可生物降解的，這意味著如果將這種材料用于體內(nèi)傷口，醫(yī)護人員無需進行第二次切口即可將其取出，”博士后研究員薩蒂什·韋穆拉補充道。

這些3D打印支架在應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域之前，必須經(jīng)過廣泛的人體臨床試驗和美國食品藥品監(jiān)督管理局的全面審查。

編譯整理：3dnatives