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(shù)研究中心的研究人員使用纖維素納米纖維開發(fā)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(xiàn)實時監(jiān)控并向醫(yī)護人員發(fā)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(yōu)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(fā)現(xiàn)，納米纖維素在活體中還未發(fā)現(xiàn)有任何排異反應(yīng)和炎癥發(fā)生。另外，納米纖維素還具有優(yōu)異的pH、溫度和鹽穩(wěn)定性，可用作受控釋放治療分子的載體。由于這些優(yōu)良的特性，納米纖維素已經(jīng)在傷口抗菌敷料、人工移植物以及防紫外線化妝品領(lǐng)域得到應(yīng)用。

納米纖維素用于3D打印

3D打印是一種制造個性化復(fù)雜輕型結(jié)構(gòu)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(jù)VTT介紹，由于印刷漿料的挑戰(zhàn)，目前生物材料在3D打印中的應(yīng)用相當有限。研究人員發(fā)現(xiàn)，纖維素納米纖維適合3D打印材料的開發(fā)，其具有可以改善生物基3D印刷漿料的特性：具有優(yōu)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(chǎn)生有害排放或者導(dǎo)致過敏的3D打印化學(xué)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(fā)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(fā)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(chuàng)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(shù)據(jù)從傷口傳輸?shù)结t(yī)院電腦，提示醫(yī)務(wù)人員傷口感染或其他并發(fā)癥的跡象，以使其根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整患者康復(fù)狀態(tài)。

據(jù)研究人員介紹，雖然開發(fā)的3D打印傷口護理材料具有良好的應(yīng)用潛力，但仍存在諸多挑戰(zhàn)。一是基于生物材料的柔性結(jié)構(gòu)制造具有挑戰(zhàn)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(zhì)中不易揮發(fā)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(yī)療用途，預(yù)計這種3D打印傷口護理產(chǎn)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(nèi)裝飾等領(lǐng)域。另外，研究人員還將側(cè)重于天然抗菌成分的應(yīng)用。