生物3D打印支架用于糖尿病伤口愈合

传统的伤口敷料无法满足需求，亟需能为伤口提供机械保护和不同伤口微环境调节剂组合的先进生物材料，以实现有效的糖尿病伤口愈合。

埃及亚历山大大学的Walaa等人在《Biofabrication》上发表《Bioinspired 3D-printed scaffold embedding DDAB-nano ZnO/nanofibrous microspheres for regenerative diabetic wound healing》。

背景

由于水凝胶的物理化学和药物释放特性，水凝胶可以有效地加速愈合过程的不同阶段。通过建筑，机械和生物工程的相互作用，水凝胶的愈合潜力可以进一步增强来获得具有多种生物学功能的复杂仿生再生结构。

例如，具有皮肤结构的生物双层支架可改善伤口，包括保留抗炎微环境、抑制氧化应激、再上皮化、胶原蛋白组织和新生血管形成。调节水凝胶孔隙率是另一种有助于改善糖尿病伤口愈合的结构方法。

常用的挤出式生物3D打印通常使用由多糖聚合物、海藻酸钠和壳聚糖以及肽和蛋白质制成的墨水。由于纳米纤维成分可使生物3D打印支架在水凝胶聚合物网络中相邻交联之间的可用空间中形成物理纳米孔，使用静电纺丝可促进细胞锚定和再生愈合。水凝胶和纳米纤维的复合结构可通过结合生物3D静电纺丝技术来实现。

生物3D打印

研究人员提出了一种创新的生物3D打印支架来作为糖尿病伤口愈合的抗菌再生支架，使用透明质酸和壳聚糖作为墨水来制造双层支架。透明质酸壳聚糖混合物具有抗炎、抗氧化和细胞功能促进作用，结合壳聚糖的抗菌特性和生物粘附特性，可协同促进伤口愈合。

挤压式生物3D打印采用 0.5 毫米直径的打印喷头，打印速度为 3 毫米/秒。

该支架包括致密的普通水凝胶层和抗菌再生纳米纤维层。纳米纤维层通过将水凝胶与聚乳酸纳米纤维微球结合而获得的，微球中嵌入纳米氧化锌或经十二烷基二甲基溴化铵处理的纳米氧化锌，生成抗菌混合生物材料。

经扫描电子显微镜验证，获得了具有可定制孔隙率的生物3D打印双层支架。该支架显示出较大的总孔隙面积、吸水能力和体外抗菌特性。对金黄色葡萄球菌感染的大鼠全厚糖尿病伤口的处理表明，该支架具有多重评估所证明的优越性。支架能在14天内实现95%的伤口闭合率，抑制感染并有效调节愈合相关的生物标志物以及皮肤结构的再生。

结论

本研究中利用生物3D打印制造出纳米纤维水凝胶支架，通过在水凝胶墨水中分散可注射的离散聚合物，使水凝胶构建物具有多级多孔性的仿ECM纤维结构。

这种支架可用于感染性糖尿病伤口（慢性伤口模型）和难度较低的非糖尿病急性伤口的再生愈合，为糖尿病伤口愈合和其他生物医学应用提供了一种多功能生物材料平台。

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