智能石膏可以加速慢性伤口的愈合

循环障碍、糖尿病或长时间卧床都可能导致无法愈合的慢性伤口。几乎没有任何有效的治疗选择。来自基尔大学 (CAU) 的材料科学研究团队与来自美国哈佛医学院和韩国檀国大学的石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医学中心 (UKSH) 的同事一起开发了一种具有增强愈合功能的伤口贴片可针对每位患者进行单独调整。3D 打印的贴片具有抗菌特性，为伤口提供氧气和水分，并支持新组织的形成。通过辐射激活和控制这些特性。来自材料科学和医学的科学家最近在科学杂志上提出了他们的概念Advanced Functional Materials，它作为封面故事。

新开发的贴片的基础是医用水凝胶。由于其 90% 的高含水量和相对较大的微尺度间距，该贴片可以为慢性干燥伤口提供最佳护理。然而，最重要的成分是抗菌氧化锌微粒，它对光起反应，由基尔的材料科学研究人员开发。他们与波士顿哈佛医学院布莱根妇女医院的一个团队一起，找到了一种将特殊蛋白质应用于微粒的方法。这些蛋白质被细胞友好的绿光激活，从而刺激新血管的形成。改善的血液循环产生新的组织，使伤口能够闭合。

“通过用光控制贴片的效果，我们可以根据患者的个人需求调整治疗过程和剂量，”基尔大学材料科学研究所功能纳米材料教授、该研究所发言人雷纳·阿德隆 (Rainer Adelung) 说。研究培训组“大脑材料”。材料科学将其称为“智能”材料，它可以独立地对外部刺激做出反应并且可以被它们控制。类似功能的水凝胶贴片已经存在，它们也可以以有针对性的方式激活——但它们的治疗效果是通过热或电信号触发的。“然而，这些概念的缺点是伤口也会升温，水凝胶开始分解，”Adelung 解释说。

在测试中，水凝胶贴片证明了其对两种典型伤口细菌的抗菌功效：对于铜绿假单胞菌(右)，72 小时后直接在贴片周围区域定植的细菌明显减少(虚线圆圈)。对于金黄色葡萄球菌(左)，细菌甚至从贴片周围区域(深灰色圆圈)中完全消失。图片来源：基尔大学

研究团队希望，从长远来看，诊所可以使用 3D 打印机自己生产多功能、可控的贴片，并通过非常明亮的绿色 LED 直接在患者身上激活贴片。“贴片的形状以及氧化锌颗粒的浓度和蛋白质的类型都可以通过 3D 打印进行单独调整，”第一作者、刚刚完成博士学位的 Leonard Siebert 博士说。基尔大学的创新 3D 打印方法。在著名的波士顿哈佛医学院进行了几个月的研究期间，材料科学家在 Su Ryon Shin 教授的工作组中进行了研究，他使用特殊的生物 3D 打印机生产医用水凝胶。“我们的粒子具有四足形状，即它们由几个‘臂’组成。”

此外，基尔材料科学家与 CAU 和石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医学中心 (UKSH) 感染医学专家 Helmut Fickenscher 教授密切合作。他和他的团队测试了贴片的抗菌特性：他们将其放在细菌生物膜上 72 小时，发现细菌不会在贴片周围几毫米的半径内增殖。“在这项测试中，我们使用了两种具有两种完全不同结构的典型伤口细菌：金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌。该贴片对两种基本类型都具有治疗作用，这表明具有普遍作用，”医学微生物学家 Gregor Maschkowitz 博士总结道。 UKSH。在韩国檀国大学的 NBM 全球再生医学研究中心进行了进一步的体内测试。那里的初步结果还表明贴剂具有良好的耐受性并改善了伤口愈合。

“这个贴片是个性化医疗的一个令人兴奋的概念，尽可能精确、有效和温和地使用定制治疗来治疗人们。这是医学和材料科学之间合作潜力的一个具体例子，这将在医学领域变得越来越重要。未来，” Fickenscher 教授谈到跨学科合作项目时说。既然最初的测试表明他们的概念在原则上运作良好，研究人员希望进一步改进使用光的控制，以便将来可以为患者提供更有效的个性化伤口治疗。

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