2026年1月8日，国内电子科技大学（UESTC）的研究人员发现了一种新型伤口敷料，它既可以监测伤口，又可以在组织出现症状时自动输送药物。
相关研究以题为“3D-printed barbed microneedleelectrodes for
biosensing and drug delivery in wound management/用于伤口管理中的生物传感和药物输送的 3D
打印倒钩微针电极”的论文发表在《microsystems&
nanoengineering》期刊上。本研究由傅新宇、孙正楠、顾俊、刘瑞琪、马萌、马雪蕾、何义平、张晓生和张毅共同撰写。
这项研究汇集了四川大学华西医院和香港中文大学的贡献，描述了一种由微型针头和细小倒钩组成的3D打印贴片，这些针头有助于贴片在长时间佩戴时保持固定。慢性伤口，例如糖尿病溃疡和褥疮，在许多医疗系统中正成为日益沉重的负担。这些伤口通常需要频繁检查，而移除敷料检查愈合情况本身可能会延缓康复或造成新的损伤。
研究团队着手设计一种可以留在皮肤上、监测伤口状况并无需等待临床医生干预即可做出反应的敷料。
△3D-BMN和3D-BHMN的制造工艺及实物图。图片来自电子科技大学。
闭环微针伤口贴片
微针系统的核心是两种高分辨率3D打印微针：实心微针（3D-BMN）用作电极以测量组织阻抗，空心微针（3D-BHMN）用于输送液态药物，两种微针均带有类似蜜蜂螫针的小型倒钩。在实验室测试中，这些倒钩有助于微针固定在琼脂糖敷料模型上。微针贴片在覆盖有此类敷料的明胶皮肤模型上进行了评估，使得微针更难脱落，而无需过大的插入力。
阻抗是衡量组织对电流阻力的指标，它会随着湿度、炎症和感染而变化，之前的研究表明，阻抗下降通常伴随着伤口状况的恶化。为了提高测量稳定性和可重复性，研究人员在传感针上涂覆了银、氯化银和金纳米颗粒层，并在使用模拟皮肤和伤口敷料的明胶和琼脂糖凝胶进行的实验中，涂覆后的针在不同的模拟伤口状态下产生了一致的信号。
这款给药系统采用连接至小型药物腔室和超声雾化器的空心微针，激活后，超声雾化器可将液态药物转化为细雾，并通过微通道将其输送至组织内。在一项标准的实验室扩散测试中，比较了局部用药、不使用超声的空心微针以及超声辅助微针三种方法，结果表明，在30分钟内，超声辅助微针装置向模型组织中输送的测试染料量明显高于其他两种方法。
微针贴片的独特之处在于闭环设计：一个小型控制电路持续读取感应针的阻抗值，并在阻抗值低于预设阈值时自动触发雾化器输送药物，该阈值可能表明炎症或感染加重。在校准测试中，阻抗读数与参考值的偏差在0.25%以内，表明微针在实验室条件下具有合理的精度。微针贴片装置包括倒钩针和药物输送模块，整个装置采用投影式微立体光刻技术制造，微针结构一步打印完成，随后涂覆导电涂层。作者指出，这种方法便于根据不同的临床需求定制设计，例如1300 µm的针长、0.3 mm的空心管腔（药物腔室内设有0.4 mm的供液微通道）或不同尺寸的药物腔室。
目前，所有演示均在体外使用凝胶模型进行，而非活体组织。这意味着舒适度、长期皮肤反应、感染风险以及实际可靠性等问题仍需通过动物和人体研究来解答。此外，微针系统还依赖于外部电源和电子元件，这些都需要集成到实用的可穿戴设备中。
即便如此，这项研究也预示着未来伤口敷料的功能将远不止覆盖和保护。通过将持续传感与自动化局部治疗相结合，此类设备可以减少频繁更换敷料的需要，并在愈合出现偏差时进行更早的干预，从而使伤口护理朝着对身体状况做出反应而非等待可见的失败迹象的方向发展。
△通过3D-BMN 和 3D-BHMN 实现基于阻抗反馈的按需药物输送。图片来自 UESTC。
3D打印伤口愈合技术的兴起
3D打印技术在伤口愈合等医学领域的应用越来越受到关注。例如，釜山国立大学（PNU）的研究人员开发了一种生物打印方法，利用一种由1%脂肪来源的脱细胞细胞外基质和0.5%藻酸盐组成的混合生物墨水，制造用于伤口愈合的功能性脂肪组织。打印出的脂肪单元直径设计在600微米以内，间距在1000微米以内，以确保足够的营养物质扩散和旁分泌信号传导。
打印装置与真皮模块结合形成皮肤替代物，并植入小鼠体内，加速了伤口愈合，改善了组织重塑和血管化，并调节了参与皮肤再生的关键蛋白质，效果优于传统的脂肪移植。
几年前，爱尔兰皇家外科医学院（RCSI）的科学家们开发了一种可3D打印的生物墨水，他们将富含血小板的血浆（PRP）整合到明胶基水凝胶中，用于构建伤口愈合的再生支架。PRP从捐献者的血液中分离出来，与光引发剂和明胶混合，然后使用Allevi
II打印机挤出成多孔支架，这种支架的降解速度比纯水凝胶慢。
这些构建体在14天内释放生长因子，其中约10%释放了富血小板血浆（PRP），血管内皮生长因子（VEGF）扩散最快。在鸡胚实验中，与对照组相比，PRP支架使血管生成增加了约40-50%，促进了新血管的形成。
来源：南极熊
0 留言