循環(huán)障礙、糖尿病或長時間臥床都可能導(dǎo)致無法愈合的慢性傷口。幾乎沒有任何有效的治療選擇。來自基爾大學(xué) (CAU) 的材料科學(xué)研究團隊與來自美國哈佛醫(yī)學(xué)院和韓國檀國大學(xué)的石勒蘇益格-荷爾斯泰因大學(xué)醫(yī)學(xué)中心 (UKSH) 的同事一起開發(fā)了一種具有增強愈合功能的傷口貼片可針對每位患者進行單獨調(diào)整。3D 打印的貼片具有抗菌特性，為傷口提供氧氣和水分，并支持新組織的形成。通過輻射激活和控制這些特性。來自材料科學(xué)和醫(yī)學(xué)的科學(xué)家最近在科學(xué)雜志上提出了他們的概念A(yù)dvanced Functional Materials，它作為封面故事。

新開發(fā)的貼片的基礎(chǔ)是醫(yī)用水凝膠。由于其 90% 的高含水量和相對較大的微尺度間距，該貼片可以為慢性干燥傷口提供最佳護理。然而，最重要的成分是抗菌氧化鋅微粒，它對光起反應(yīng)，由基爾的材料科學(xué)研究人員開發(fā)。他們與波士頓哈佛醫(yī)學(xué)院布萊根婦女醫(yī)院的一個團隊一起，找到了一種將特殊蛋白質(zhì)應(yīng)用于微粒的方法。這些蛋白質(zhì)被細胞友好的綠光激活，從而刺激新血管的形成。改善的血液循環(huán)產(chǎn)生新的組織，使傷口能夠閉合。

“通過用光控制貼片的效果，我們可以根據(jù)患者的個人需求調(diào)整治療過程和劑量，”基爾大學(xué)材料科學(xué)研究所功能納米材料教授、該研究所發(fā)言人雷納·阿德隆 (Rainer Adelung) 說。研究培訓(xùn)組“大腦材料”。材料科學(xué)將其稱為“智能”材料，它可以獨立地對外部刺激做出反應(yīng)并且可以被它們控制。類似功能的水凝膠貼片已經(jīng)存在，它們也可以以有針對性的方式激活——但它們的治療效果是通過熱或電信號觸發(fā)的。“然而，這些概念的缺點是傷口也會升溫，水凝膠開始分解，”Adelung 解釋說。

在測試中，水凝膠貼片證明了其對兩種典型傷口細菌的抗菌功效：對于銅綠假單胞菌(右)，72 小時后直接在貼片周圍區(qū)域定植的細菌明顯減少(虛線圓圈)。對于金黃色葡萄球菌(左)，細菌甚至從貼片周圍區(qū)域(深灰色圓圈)中完全消失。圖片來源：基爾大學(xué)

研究團隊希望，從長遠來看，診所可以使用 3D 打印機自己生產(chǎn)多功能、可控的貼片，并通過非常明亮的綠色 LED 直接在患者身上激活貼片。“貼片的形狀以及氧化鋅顆粒的濃度和蛋白質(zhì)的類型都可以通過 3D 打印進行單獨調(diào)整，”第一作者、剛剛完成博士學(xué)位的 Leonard Siebert 博士說。基爾大學(xué)的創(chuàng)新 3D 打印方法。在著名的波士頓哈佛醫(yī)學(xué)院進行了幾個月的研究期間，材料科學(xué)家在 Su Ryon Shin 教授的工作組中進行了研究，他使用特殊的生物 3D 打印機生產(chǎn)醫(yī)用水凝膠。“我們的粒子具有四足形狀，即它們由幾個‘臂’組成。”

此外，基爾材料科學(xué)家與 CAU 和石勒蘇益格-荷爾斯泰因大學(xué)醫(yī)學(xué)中心 (UKSH) 感染醫(yī)學(xué)專家 Helmut Fickenscher 教授密切合作。他和他的團隊測試了貼片的抗菌特性：他們將其放在細菌生物膜上 72 小時，發(fā)現(xiàn)細菌不會在貼片周圍幾毫米的半徑內(nèi)增殖。“在這項測試中，我們使用了兩種具有兩種完全不同結(jié)構(gòu)的典型傷口細菌：金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌。該貼片對兩種基本類型都具有治療作用，這表明具有普遍作用，”醫(yī)學(xué)微生物學(xué)家 Gregor Maschkowitz 博士總結(jié)道。 UKSH。在韓國檀國大學(xué)的 NBM 全球再生醫(yī)學(xué)研究中心進行了進一步的體內(nèi)測試。那里的初步結(jié)果還表明貼劑具有良好的耐受性并改善了傷口愈合。

“這個貼片是個性化醫(yī)療的一個令人興奮的概念，盡可能精確、有效和溫和地使用定制治療來治療人們。這是醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)之間合作潛力的一個具體例子，這將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域變得越來越重要。未來，” Fickenscher 教授談到跨學(xué)科合作項目時說。既然最初的測試表明他們的概念在原則上運作良好，研究人員希望進一步改進使用光的控制，以便將來可以為患者提供更有效的個性化傷口治療。

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