综述：基于黄原胶的增材制造制剂在药物递送和生物医学应用中的科学发展

这篇综述系统探讨了黄原胶(XG)作为3D打印(AM)关键材料的潜力，重点阐述了其流变学特性（剪切稀化行为）在熔融沉积建模(FDM)、立体光刻(SLA)等增材制造技术中的应用优势。文章详述了XG在缓释给药系统（如经皮、植入式制剂）和组织工程（软骨修复、骨再生）中的创新应用，揭示了其通过物理/化学交联水凝胶提升机械稳定性和药物负载效率的机制，为个性化医疗提供了新思路。

　　

黄原胶：3D打印技术中的多面手生物材料

Abstract
三维(3D)打印技术因其能开发患者定制化精准医疗方案，在制药与生物医学领域引发广泛关注。黄原胶(XG)独特的流变特性和生物降解性使其成为药物递送系统的理想平台技术，可构建经皮、植入式、眼科等多途径给药体系。XG通过形成水凝胶、基质型系统和生物粘附系统，显著提升封装效率、调控释放动力学并增强生物利用度。其物理/化学交联能力还使其成为软/硬组织工程的关键材料，在伤口愈合、骨与软骨修复中展现出巨大潜力。

Introduction
增材制造(AM)技术如熔融沉积建模(FDM)、立体光刻(SLA)等对材料特性有特定要求——FDM需热塑性长丝，而SLA依赖光固化树脂。XG作为源自野油菜黄单胞菌的阴离子多糖，其低浓度高粘度和剪切稀化特性完美匹配这些技术要求。在药物递送领域，XG的粘膜粘附性可实现胃肠道/口腔靶向给药；在组织工程中，其类糖胺聚糖(GAGs)结构能模拟细胞外基质(ECM)，促进细胞增殖。与其它生物聚合物的兼容性更使其能开发性能可调的杂化材料。

Xanthan gum: properties and suitability for 3D printing
不同纯度等级的XG（食品级、医药级等）具有差异化的取代度、粘度曲线和粒径分布。医药级XG需满足USP/EP标准，其高纯度特性确保生物安全性，而纳米级XG能通过静电纺丝技术构建纳米纤维支架。值得注意的是，XG的假塑性流体行为使其在挤出式打印中表现出优异的形状保持能力，但浓度超过2%时可能引发打印头堵塞——这需要通过添加塑化剂或共混聚合物来优化。

3D printing technologies for xanthan gum-based formulations
挤出式生物打印中，XG与海藻酸钠的复合体系能实现₁₀-₁₀₀μm级打印精度；在FDM工艺里，XG-聚乙烯醇(PVA)共混长丝可达到₂₀₀-₄₀₀μm层分辨率。光固化打印则利用XG的丙烯酸酯衍生物(XG-AC)进行紫外交联，成型精度高达₅₀μm。特别值得关注的是，XG基生物墨水在₃₇°C下的温敏凝胶化特性，使其特别适合构建载生长因子的仿生支架。

Applications of XG in 3D-printed drug delivery systems
在口服缓释领域，XG-羟丙甲纤维素(HPMC)复合片剂可实现长达₂₄小时的pH依赖释放；角膜接触镜载药系统利用XG的透氧性，能持续释放环孢素A达₇天。植入式制剂方面，XG-聚己内酯(PCL)复合材料展现出₂₈天的线性释放曲线。动物实验证实，载紫杉醇的XG水凝胶微针贴片比传统制剂提高₃倍皮肤渗透率。

XG in 3D-printed biomedical applications
骨修复支架领域，XG-羟基磷灰石(HA)复合物压缩模量达₁₂₀MPa，接近松质骨力学性能。在软骨再生中，XG-透明质酸复合支架促进软骨细胞聚集，₂₁天内胶原II分泌量提升₅倍。皮肤再生方面，载表皮生长因子(EGF)的XG-明胶支架加速伤口愈合率达₉₀%（对照组仅₆₀%）。

Challenges and limitations
当前XG打印面临三大瓶颈：高浓度(>5%)时的挤出压力激增、干燥过程中的结构塌陷，以及长期培养下的酶解风险。解决方案包括开发XG-纳米纤维素复合体系提升机械强度，或通过等离子处理改善层间粘附力。

Conclusion
作为天然来源的多功能生物聚合物，XG在个性化医疗和再生医学中展现出变革性潜力。未来研究应聚焦于多材料共打印技术开发，以及通过CRISPR工程菌株实现XG分子结构的精准调控。