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(kāi)發(fā)了一種用于傷口護(hù)理的3D打印材料，通過(guò)電子元件與計(jì)算機(jī)連接，該材料還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控并向醫(yī)護(hù)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(xì)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(gè)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(dāng)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(kāi)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(dá)50％）；機(jī)械強(qiáng)度高，并可對(duì)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(huì)產(chǎn)生有害排放或者導(dǎo)致過(guò)敏的3D打印化學(xué)品，如樹(shù)脂、合成增稠劑、增強(qiáng)劑和塑料等的替代品。

3D打印納米纖維素傷口護(hù)理材料

VTT開(kāi)發(fā)的3D打印傷口護(hù)理材料原型包括納米纖維素和用于測(cè)量傷口愈合情況的印刷電子元件。測(cè)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(kāi)發(fā)的無(wú)線FlexNode讀取器連接，并采用層壓薄膜對(duì)印刷電極進(jìn)行保護(hù)。層壓材料的外層是3D印刷的傷口護(hù)理凝膠，含有納米纖維素、藻酸鹽和甘油活性成分。

通過(guò)納米纖維素的使用，創(chuàng)建的傷口護(hù)理材料液體吸收性能更好，比通常用于傷口護(hù)理的藻酸鹽纖維敷料的效率高3倍。通過(guò)吸收傷口中的水分，該材料可以縮短傷口愈合時(shí)間。3D打印傷口護(hù)理凝膠在起到促進(jìn)傷口愈合作用的同時(shí)，充當(dāng)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(kāi)發(fā)的3D打印傷口護(hù)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(huì)變硬，研究人員正在嘗試通過(guò)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(zhǔn)用于醫(yī)療用途，預(yù)計(jì)這種3D打印傷口護(hù)理產(chǎn)品面向市場(chǎng)還需時(shí)日，該團(tuán)隊(duì)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。