能夠促進傷口愈合的納米纖維素3D打印材料

近日，芬蘭VTT技術研究中心的研究人員使用纖維素納米纖維開發了一種用于傷口護理的3D打印材料，通過電子元件與計算機連接，該材料還可以實現實時監控并向醫護人員發送傷者傷口愈合情況的信息。

納米纖維素的生物相容性

納米纖維素是一種天然的生物基聚合物，具有優異水分平衡和皮膚水合性能，并且具有與人體細胞和組織的生物相容性。研究發現，納米纖維素在活體中還未發現有任何排異反應和炎癥發生。另外，納米纖維素還具有優異的pH、溫度和鹽穩定性，可用作受控釋放治療分子的載體。由于這些優良的特性，納米纖維素已經在傷口抗菌敷料、人工移植物以及防紫外線化妝品領域得到應用。

納米纖維素用于3D打印

3D打印是一種制造個性化復雜輕型結構的有效方法。目前，用于3D打印的材料包括熱塑性塑料以及金屬、陶瓷等。根據VTT介紹，由于印刷漿料的挑戰，目前生物材料在3D打印中的應用相當有限。研究人員發現，纖維素納米纖維適合3D打印材料的開發，其具有可以改善生物基3D印刷漿料的特性：具有優異的吸水能力，因此可以制成用于3D印刷工藝的足夠粘稠的印刷漿料（含水可高達50％）；機械強度高，并可對生物降解性有積極影響；還可以作為目前使用的其他可能會產生有害排放或者導致過敏的3D打印化學品，如樹脂、合成增稠劑、增強劑和塑料等的替代品。

3D打印納米纖維素傷口護理材料

VTT開發的3D打印傷口護理材料原型包括納米纖維素和用于測量傷口愈合情況的印刷電子元件。測量電極用銀墨水印刷在聚氨酯－納米纖維素膜上，打印電極與VTT開發的無線FlexNode讀取器連接，并采用層壓薄膜對印刷電極進行保護。層壓材料的外層是3D印刷的傷口護理凝膠，含有納米纖維素、藻酸鹽和甘油活性成分。

通過納米纖維素的使用，創建的傷口護理材料液體吸收性能更好，比通常用于傷口護理的藻酸鹽纖維敷料的效率高3倍。通過吸收傷口中的水分，該材料可以縮短傷口愈合時間。3D打印傷口護理凝膠在起到促進傷口愈合作用的同時，充當身體和電子部件之間的緩沖液。FlexNode讀取器可將溫度或生物阻抗數據從傷口傳輸到醫院電腦，提示醫務人員傷口感染或其他并發癥的跡象，以使其根據數據調整患者康復狀態。

據研究人員介紹，雖然開發的3D打印傷口護理材料具有良好的應用潛力，但仍存在諸多挑戰。一是基于生物材料的柔性結構制造具有挑戰性，隨著水分流失材料會變硬，研究人員正在嘗試通過增加基質中不易揮發性成分并使用聚合材料和增塑劑等改善材料的柔性；二是目前納米纖維素尚未被批準用于醫療用途，預計這種3D打印傷口護理產品面向市場還需時日，該團隊將嘗試先將這種生物基打印材料用于紡織品、室內裝飾等領域。另外，研究人員還將側重于天然抗菌成分的應用。