生物医用材料的3D打印技术与发展

近年来,由于3D打印技术的迅猛发展,有关3D打印技术的应用受到科学界广泛关注,特别是生物医学领域。3D打印材料的瓶颈制约着3D打印技术的发展,特别是用于生物医学领域的打印材料,只有非常局限的几种,但是研究可打印生物医用材料意义重大,经济效益显著。简述了3D打印技术在生物医学工程上的应用。重点综述了用于3D打印的生物医用材料,主要涉及金属、陶瓷、高聚物、复合材料以及生物墨水等,并且阐述了3D打印材料的发展前景。

利用聚乙烯醇缩醛反应接枝季鏻盐制备高分子抗菌材料

聚乙烯醇(PVA)常用作生产伤口敷料的材料,季鏻盐(QPS)具有良好的抗菌作用。研究旨在通过使用缩醛反应,在常温下快速将QPS接枝到PVA中来制备抗菌材料。通过测试材料的热学性能、抗菌性能和细胞毒性,发现该材料具有热塑性并具有良好的抗菌效果,且细胞毒性较低。可以通过注塑成型或熔融沉积成型进行加工,并且适合于抗菌伤口敷料使用。将来可用于制造三维打印伤口敷料。

硫酸酯化琼脂糖的抗凝血性能

背景:多糖的硫酸酯化一直是近年来的研究热点,其中对于硫酸酯化多糖的抗凝血性能,近年来较多从取代度层面进行探讨,相对分子质量及空间结构方面的影响较为少见。目的:观察不同相对分子质量硫酸酯化琼脂糖的抗凝血性能。方法:以琼脂糖为原料,甲酰胺为分散剂,通过氯磺酸吡啶法制备了硫酸酯化琼脂糖。通过透析纯化分级,获得两种不同相对分子质量分布的琼脂糖硫酸酯。采用人体血浆的部分凝血活酶时间、凝血酶原时间指标分别对它们的抗凝血性能进行了研究。结果与结论:可以获得取代度及取代位置相似,具有不同相对分子质量分布的硫酸酯化琼脂糖。对凝血指标的化验结果证明,在一定范围内,相对分子质量大的产物的抗凝血活性大于相对分子质量小的产物。结果提示相对分子质量对硫酸酯化琼脂糖的抗凝血活性有重要的影响。

用于慢性伤口羧甲基壳聚糖/氧化葡甘聚糖/三七总皂苷复合海绵的制备及性能评价

背景:前期研究显示,羧甲基壳聚糖/氧化葡甘聚糖复合海绵可作为载药性慢性伤口敷料的优良基材。目的:制备羧甲基壳聚糖/氧化葡甘聚糖/三七总皂苷复合海绵,评估其理化性能与生物相容性。方法:采用高碘酸钠氧化制备氧化葡甘聚糖;从三七超细粉中提取出三七总皂苷。先加入羧甲基壳聚糖与氧化葡甘聚糖作为混合原料,再分别加入占混合体系体积2%,6%,10%的三七总皂苷,采用冷冻干燥的方法制备羧甲基壳聚糖/氧化葡甘聚糖/三七总皂苷复合海绵,采用扫描电镜观察复合海绵的微观结构,检测复合海绵的孔隙率、蒸气透过率、三七总皂苷释放度、细胞相容性、抗菌性能与急性全身毒性反应。结果与结论:①扫描电镜显示,复合海绵内部有许多孔洞饱满、分布均匀的孔隙,三七总皂苷稳定均匀地附着在海绵的孔洞的内壁及连接处;②随着三七总皂苷比例的增加,复合海绵的吸水率、孔隙率与蒸气透过率逐渐增加;③3种复合海绵中的绝大部分三七总皂苷体外在13 h内可高效地释放出来;④体外培养3 d内,3种复合海绵上培养的成纤维细胞增殖率均在95%以上;⑤3种复合海绵对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均有抑制作用;3种复合海绵无急性全身毒性反应;⑥结果表明,羧甲基壳聚糖/氧化葡甘聚糖/三七总皂苷复合海绵有望成为优良的医用慢性伤口敷料。

羧甲基壳聚糖/氧化魔芋葡甘聚糖复合海绵的制备与性能评价

以羧甲基壳聚糖(CMCS)和氧化魔芋葡甘聚糖(OKGM)为原料,采用冷冻干燥法制备羧甲基壳聚糖/氧化魔芋葡甘聚糖(CMCS/OKGM)复合海绵,通过FTIR、1HNMR、SEM等对其结构进行表征,通过吸水率、孔隙率、透气率、对NIH-3T3细胞增殖的影响、抗菌能力及急性全身毒性等测试来评价其性能。确定CMCS/OKGM复合海绵的最优制备工艺为:先采用高碘酸钠氧化制备OKGM,再按5∶5的体积比将质量浓度均为5%的CMCS溶液和OKGM溶液混合,加入2%的甘油作为塑化剂,冷冻干燥即得。CMCS/OKGM复合海绵具有良好的吸水率、孔隙率、透气率、抗菌活性、生物安全性且能促进表皮细胞增殖,是优良的医用慢性伤口敷料基础底料。

一种采用熔融沉积成型技术配合三维打印后处理工艺制备的抗菌伤口敷料

利用三维打印生产抗菌伤口敷料是一个崭新的课题,将改变伤口敷料行业的生产方式。配合三维打印后处理工艺,桌面式熔融沉积成型设备可用于生产含有聚乙烯醇、海藻酸盐和壳聚糖的伤口敷料。使用熔融沉积成型制备的伤口敷料具有良好的吸收性,水蒸气透过率和机械性能。加入碘和纳米银作为抗菌剂后,抗菌率达到99%,具有良好抗菌效果,适合用作抗菌伤口敷料。该方法提高了伤口敷料产业的成本效益,并为患者提供个性化治疗的可能性。

壳聚糖/功能性自组装多肽复合支架的制备及神经再生研究

利用天然生物交联剂京尼平交联壳聚糖(CS)和功能性自组装多肽(F-SAP),经冷冻干燥制备了不同配比的CS/F-SAP复合支架;通过比较复合支架的微观形貌、孔隙率、力学性能和吸水率确定复合支架的最佳配比,并通过研究复合支架对神经干细胞分化的影响探究其对神经再生的作用。结果表明,CS/F-SAP复合支架具有多孔结构;20 mg·mL^-1的CS溶液与10 mg·mL^-1F-SAP溶液最佳体积比为1∶1,该条件下制备的CS/F-SAP复合支架能够促进神经干细胞向神经元方向分化,促进神经再生。

一种新型海洋胶原蛋白复合水凝胶的制备及评价

海星具有很强的再生能力,体壁中含有丰富的胶原蛋白(SSC)。以甲基丙烯酸化透明质酸(HAMA)和甲基丙烯酸化胶原蛋白(SSCMA)为原料,复合海洋源小球藻生长因子(CGF),采用紫外光交联法制备复合水凝胶,并对复合水凝胶的力学性能、溶胀性、降解性能、微观结构进行分析,同时验证了复合水凝胶对细胞的毒性及增殖作用。通过扫描电镜观察到SSCMA/HAMA/CGF复合水凝胶具有明显的孔状结构,随着HAMA比例的增加,水凝胶的力学性能也得到了提高。当HAMA的添加量为60%时,复合水凝胶在24 h内的溶胀率最大,可达到其自身重量的5倍左右。经过30天,SSCMA/HAMA/CGF-75发生最大量的降解。SSCMA/HAMA/CGF复合水凝胶对小鼠表皮成纤维细胞(L929)无毒副作用,表现出良好的细胞相容性,且对小鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)具有明显的增殖作用,其中SSCMA/HAMA/CGF-60对细胞的增殖率最大,可达129.70%。

三维打印技术在皮肤组织修复上的应用

三维打印是一种低成本、高效益的生产方法,有助于改善目前皮肤修复材料产业成本高昂、利润放缓的趋势,并开发出性能更优秀的产品。常用于皮肤修复材料制备中的三维打印技术有熔融沉积成型技术和三维生物打印技术:其中熔融沉积成型技术具有设备简单轻巧的优点,但材料选择不足;三维生物打印技术可供选择的材料较多,但设备笨重且昂贵。近年对两种技术的研究均集中于材料的开发和应用上。本文详细介绍了熔融沉积成型技术和三维生物打印技术的原理、在伤口敷料和组织工程皮肤生产上的研究进展,以及三维打印在皮肤组织修复上的未来发展,包括容貌修复和仿生组织工程皮肤的研究,并对三维打印技术应用在皮肤组织修复领域的发展进行了展望。

壳聚糖/海藻酸钙/自组装多肽微凝胶纤维的制备及应用

将自组装多肽/海藻酸钠与氯化钙反应,利用水动力学拉伸收集,得到平行排列的活性微凝胶纤维;利用聚电解质反应制备壳聚糖/海藻酸钙/自组装多肽微凝胶纤维,并通过溶胀率分析、扫描电子显微镜观察、细胞毒性检测、支架与神经干细胞的相互作用评价该复合微凝胶纤维对神经再生的作用。结果表明,壳聚糖/海藻酸钙/自组装多肽微凝胶纤维高度规整,平行,生物相容性良好,能够支持神经干细胞的生长和分化并能引导神经轴突的定向生长。