数字光处理3D打印负载富血小板蛋白的个性化明胶甲基丙烯酰/丝素蛋白甲基丙烯酰水凝胶微针用于加速伤口愈合

本研究针对伤口尺寸、形状和深度个体化差异导致的传统水凝胶微针(HMNs)适配难题，开发了基于3D扫描与数字光处理(DLP)静态打印技术的个性化明胶甲基丙烯酰/丝素蛋白甲基丙烯酰(GelMA/SFMA)复合HMNs（GSPMNs）。该微针负载富血小板蛋白(PRP)，通过精确匹配伤口几何特征实现高效药物递送，体外实验证实其优异生物相容性及促细胞迁移能力，动物实验显示显著加速上皮化和胶原沉积。该研究为床边快速定制复杂伤口敷料提供了创新解决方案。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其完整性破坏导致的伤口问题在全球范围内造成巨大医疗负担。据统计，2022年全球伤口护理市场规模已达208亿美元，且年增长率超过5%。尽管传统敷料能提供基础保护，但面对千变万化的伤口形态——从急性创伤到慢性溃疡，标准化的治疗方案往往难以精准匹配个体伤口的三维特征。更棘手的是，坏死组织和细菌生物膜形成的物理屏障，严重阻碍了药物和活性成分的有效递送。

针对这一临床痛点，四川大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表创新研究，将数字光处理(DLP)3D打印技术与生物活性材料相结合，开发出革命性的个性化伤口治疗方案。研究人员首先通过3D扫描精确捕捉伤口三维参数，随后采用DLP静态打印技术快速制备负载富血小板蛋白(PRP)的明胶甲基丙烯酰/丝素蛋白甲基丙烯酰(GelMA/SFMA)复合水凝胶微针(GSPMNs)。这种"量体裁衣"式的微针贴片不仅能完美契合伤口轮廓，其特殊的力学性能还可穿透生物膜屏障，实现生长因子的持续释放。

关键技术包括：3D扫描获取伤口三维数据、DLP静态打印实现10μm级精度的微针阵列制备、¹HNMR验证GelMA/SFMA化学结构、CCK-8法评估细胞增殖、全层皮肤缺损小鼠模型验证疗效。

材料与试剂
通过核磁共振氢谱(¹HNMR)证实成功合成GelMA和SFMA，两者交联形成的网络结构使微针杨氏模量提升3倍，满足穿透角质层需求。

GSPMNs特性
力学测试显示微针阵列可承受0.15N/needle的穿刺力，PRP负载率达92±3%，体外缓释实验表明72小时内持续释放TGF-β、VEGF等生长因子。

体外实验
CCK-8实验显示L929细胞在GSPMNs提取液中存活率>95%，划痕实验证实其可加速成纤维细胞迁移速率达1.8倍，qPCR检测到胶原I基因表达上调2.3倍。

体内疗效
糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型中，GSPMNs组第7天即出现明显上皮再生，第14天伤口收缩率较对照组提高40%，Masson染色显示胶原排列更接近天然皮肤。

这项研究突破了传统模具法制造微针的局限，首次实现"扫描-设计-打印"一体化的个性化伤口治疗。DLP技术可在2小时内完成复杂微针贴片的制备，打印精度达50μm，远超电纺近场直写技术的200μm分辨率。GelMA/SFMA复合体系既保留了天然材料的生物活性，又通过光交联获得足够的机械强度。更重要的是，PRP中多种生长因子的协同作用解决了单一生长因子治疗效果有限的难题。

该技术为临床提供了三大创新价值：其一，通过精准几何匹配避免对正常组织的二次损伤；其二，微针创造的微通道可绕过生物膜屏障；其三，床边快速打印系统极大缩短了从诊断到治疗的周期。未来通过整合更多生物传感元件，这种智能敷料有望发展成为集监测、治疗于一体的伤口管理平台。