生物3D同轴打印制造糖尿病伤口愈合敷料

由于先天屏障功能下降，一旦溃疡发展，糖尿病患者变得非常容易受到感染。此外，由于免疫系统效率较低，且存在高血糖的情况下，患者本身的吞噬作用和抗菌能力会大大降低。这会导致愈合延迟和下肢截肢的潜在风险增加。

据估计，全球年度医疗保健预算的2.2%～5%用于糖尿病，每年的医疗保健费用高达15亿美元。因此，糖尿病足溃疡不仅降低了患者的生活质量，还给社会带来了巨大的经济负担。

意大利乌尔比诺大学的Costanza Fratini及其团队等人在《Biomaterials Advances》上发表Combining microfluidics and coaxial 3D-bioprinting for the manufacturing of diabetic wound healing dressings。

作为控制糖尿病足溃疡的一种策略，皮肤替代品和伤口敷料目前正受到广泛关注。不仅可以控制伤口环境，同时提供生物活性化合物，帮助控制感染和炎症，促进组织修复。这要归功于新兴技术的出现，如生物3D打印技术，这种技术可以快速、低成本地生产出类似皮肤的结构物和微流控，从而制造出作为药物载体的纳米颗粒。

生物3D打印

通过生物3D同轴打印技术，研究者成功制造了一种网格状支架，可以在一根丝中结合两种不同的生物墨水。

这种支架的内核由羟乙基纤维素和PEG化脂质组成，通过微流控技术封装了百里香精油。而外壳则由海藻酸钠和纤维素纳米晶体构成，并富含游离百里香精油的混合水凝胶。这种设计使得支架能够以不同的比例释放两种原料药。

外壳中的游离百里香精油会在开始的24小时内大量释放，而脂质体中的原料药则能够持续释放长达10天的时间。

共聚焦显微镜证实了支架中脂质体的存在，并且抑制区测试表明该支架具有抗菌活性，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有效。

药物释放

在开始的5小时内，从脂质体中释放的原料药量迅速增加，高达28.06%。这种释放曲线是由于脂质体内外环境中百里香精油浓度差异较大，导致扩散梯度陡峭，使原料药在初始几小时内更快地从纳米载体中释放出来。

这种初始的高剂量释放对于支架的抗菌活性非常重要，有助于降低伤口的细菌负荷。随后，观察到在72小时内培养基中的百里香精油量缓慢增加，达到封装量的47.19%。这种持续且稳定的释放对伤口愈合非常有益，有助于减少炎症并促进组织修复过程。

在灯丝外壳中迅速释放游离活性药物成分后，打印支架中的脂质体随着时间的推移持续释放药物，有助于保持伤口环境中的低细菌负荷。活性药物成分从整个3D打印支架中持续释放，如图所示，并在93天后达到0.23±0.10%。随后的释放速率保持稳定。

结论

该研究首次在糖尿病足溃疡伤口敷料的生产中选择同轴3D生物打印将微流控与混合水凝胶相结合，富含游离百里香精油，获得活性药物成分释放并迅速控制伤口细菌负荷。

然后对得到的支架进行表征和分析，证明了活性药物成分的有效释放，从而对临床相关的革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌菌株具有抗菌活性。

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