一种新型多功能生物活性双层3D打印水凝胶皮肤支架——用于治疗感染性烧伤创面

烧伤是全球第四大常见伤害类型，每年导致约18万人死亡。感染后的烧伤患者死亡率是未感染患者的两倍，据报道，42%至65%的烧伤患者因感染而死亡，使得感染成为烧伤后的首要死亡原因。烧伤感染的治疗极其困难，原因在于伤口形态复杂多变、缺少必要的生长因子、感染持续恶化、受影响的表面积大以及需要长期严格治疗。此外，传统的伤口治疗策略多以被动保护为主，对于烧伤的治疗效果十分有限。

近期，东华大学朱美芳团队开发了一种新型多功能生物活性双层3D打印水凝胶皮肤支架（BSS），专门用于治疗感染性烧伤。该水凝胶结合氧化海藻酸钠、羧甲基壳聚糖和镓元素，其3D打印结构不仅提供了更大的表面积，生长因子和抗菌因子的释放，还加速了伤口的愈合过程。此外，这种水凝胶的粘性特性使其能紧密贴合受损组织，从而增强治疗效果。该团队的相关研究成果已以《Angiogenesis, hemocompatibility and bactericidal effect of bioactive natural polymer-based bilayer adhesive skin substitute for infected burned wound healing》为题，在《Bioactive Materials》杂志上发表。

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   研究内容   

图1 BSS的结构和黏附性能测试

BSS展示了优异的结构和功能性，包括高粘附性和出色的力学性能。它能有效粘附在多种表面上，如人类皮肤、玻璃、塑料和猪皮，即使在扭曲或弯曲状态下也能保持良好粘附力。此外，该材料在拉伸时具有强大的力学强度，并在不同剪切频率下维持其存储和损耗模量。

图2 BSS的微观结构

文章展示了BSS的内部结构和化学构成，包括致密的水凝胶纤维结构和元素如碳、镓、氮及氧的分布。这种均匀和精细控制的材料特别适用于治疗感染性烧伤，有效增强治疗效果。

图3 BSS的抗菌效果和药物释放性能

BSS具有优于传统材料的抗菌效果，能有效抑制多种细菌。此外，在不同pH环境下，BSS能持续释放血小板衍生生长因子、血管内皮生长因子和镓元素等治疗因子，加速伤口愈合并促进血管新生。

图4 BSS的血液相容性、止血能力和血管生成评估

作者对BSS的血液相容性进行了评估，结果表示BSS展现出良好的血液相容性，并能够吸附大量血小板实现止血，在绒毛膜尿囊膜（CAM）模型中展现优秀的血管生成潜力。

图5 BSS的生物相容性和细胞迁移研究

实验证实，BSS展现出优良的生物相容性，能够有效促进细胞生长和迁移（见图5）。

图6 BSS的应用于伤口愈合

BSS在促进伤口闭合方面效果显著，显著缩短了伤口完全愈合的时间。

图7 BSS的抗炎和促血管化性能

BSS的抗炎和促血管化性能也表现优异，有效抑制炎症反应，并促进血管新生。