氧化瓜尔胶/海藻酸钠基3D打印仿生支架负载治疗性离子用于烧伤修复的体外及体内研究

针对烧伤创面修复难题，巴基斯坦Bioengineering Research and Development团队开发了负载铜银介孔生物活性玻璃纳米粒子(Cu-Ag MBGNs)的氧化瓜尔胶(OGG)/海藻酸钠(ALG)3D打印支架。该支架通过增强血管内皮生长因子(VEGF)分泌(284±16 ng/mL vs 203±15 ng/mL)、促进再上皮化并抑制炎症因子释放，展现出优异的抗菌性、促血管生成和伤口修复功能，为烧伤治疗提供新一代解决方案。

　　

烧伤是全球范围内最痛苦的创伤之一，在发展中国家尤为高发，仅巴基斯坦、哥伦比亚等国就有约8%的幸存者面临永久残疾。传统治疗方法如自体移植和湿敷存在感染风险大、修复效果有限等问题。皮肤作为人体最大器官，其烧伤后丧失的屏障功能会引发严重感染，而现有敷料难以同时满足机械支撑、抗菌和促再生等多重需求。

针对这一临床挑战，巴基斯坦生物工程研发有限公司(Bioengineering Research and Development (Private) Limited)的Muhammad Haseeb Nawaz团队创新性地将天然多糖瓜尔胶(GG)氧化为氧化瓜尔胶(OGG)，与海藻酸钠(ALG)构建3D打印支架基质，并负载铜银双离子掺杂的介孔生物活性玻璃纳米粒子(Cu-Ag MBGNs)。通过化学改性增强OGG与ALG的交联网络，结合Cu⁺²的促血管作用和Ag⁺的广谱抗菌性，打造出兼具生物活性和精确结构的仿生支架。

研究采用三大关键技术：1）通过氧化反应将GG转化为OGG以增加交联位点；2）采用挤出式3D打印技术制备具有定制化孔隙的支架；3）利用人真皮成纤维细胞(HDFa)共培养模型和动物实验进行功能验证。

【材料表征】扫描电镜显示支架具有相互连通的微孔结构，傅里叶变换红外光谱证实OGG与ALG成功交联，Cu-Ag MBGNs均匀分布在聚合物网络中。

【体外实验】WST-8实验证明Cu-Ag MBGNs显著促进细胞生长，抗菌实验显示其对革兰氏阳性和阴性菌均具有强杀伤力。特别值得注意的是，支架使HDFa细胞的VEGF分泌量提升40%，达到284±16 ng/mL。

【体内效果】动物实验显示支架显著加速再上皮化进程，组织学分析证实其能减少炎症细胞浸润，降低肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等促炎因子水平。

该研究突破性地将多糖化学改性、离子治疗与3D打印技术相结合。OGG/ALG/Cu-Ag MBGNs支架不仅通过多孔结构模拟天然细胞外基质，更通过Cu⁺²激活缺氧诱导因子-1(HIF-1)通路促进血管生成，同时Ag⁺有效预防耐药菌感染。相比传统敷料，其精确的几何控制能力可适配不同深度烧伤创面，为发展中国家烧伤治疗提供了兼具成本效益和治疗精准性的解决方案。这项发表于《International Journal of Cardiology Congenital Heart Disease》的研究，为生物材料在创伤修复领域的应用树立了新标杆。