壳聚糖-单壁碳纳米管预敷料辅助激光皮肤组织接合工艺优化与性能研究

为解决深部真皮层(III级)伤口愈合周期长、易感染等问题，研究人员开发了壳聚糖(Chitosan)-单壁碳纳米管(SWCNT)复合预敷料辅助激光皮肤接合技术。通过优化参数（激光功率4.5 W、扫描速率260 mm/s、离焦距离1 mm），使接合组织拉伸强度达0.540 MPa（较传统方法提升42.1%），同时将热变性程度降至0.285，实现了机械性能与热安全性的平衡突破。

　　

皮肤作为人体抵御外界侵害的第一道屏障，其高效修复能力对维持机体稳态至关重要。然而，深部真皮层(III级)创伤存在愈合周期长、易继发感染等临床难题。传统缝合技术虽能实现机械闭合，但存在操作耗时、异物反应风险；而单纯激光接合技术又面临生物组织吸光率低、热损伤不可控等瓶颈。如何兼顾高效接合与生物安全性，成为组织工程领域亟待突破的方向。

针对这一挑战，国内研究团队创新性地将壳聚糖(Chitosan)的生物活性优势与单壁碳纳米管(SWCNT)的光热特性相结合，开发出复合预敷料辅助的激光接合新策略。研究人员通过构建不同浓度(1%-4% w/v)的Chitosan-SWCNT预敷料体系，采用响应面法(RSM)优化激光参数，系统评估了接合组织的力学性能与热损伤程度。关键技术包括：离体猪背皮模型制备（模拟人类皮肤结构）、808 nm半导体激光精确辐照、组织拉伸强度测试（Instron 5966材料试验机）以及热变性程度量化分析（差示扫描量热法）。

皮肤组织材料
选用与人类皮肤结构相似的猪背皮，制备标准化切口模型（10 mm×2 mm×30 mm），通过组织学分析验证模型的适用性。

结果与讨论
研究显示，4% Chitosan-SWCNT预敷料在优化参数（4.5 W, 260 mm/s, 1 mm离焦）下表现最优：

1. 力学性能：拉伸强度达0.540 MPa，较单纯SWCNT焊料辅助技术提升42.1%，主要归因于壳聚糖的粘附作用与SWCNT的光热协同效应。
2. 热安全性：热变性程度降至0.285，证实复合预敷料可有效分散激光能量，减少局部过热风险。
3. 微观机制：扫描电镜显示SWCNT在壳聚糖基质中均匀分布，形成三维网络结构，既增强光吸收稳定性，又通过氨基-羧基相互作用提升界面结合力。

结论
该研究成功构建了Chitosan-SWCNT预敷料辅助的激光皮肤接合新体系，突破传统技术局限：

1. 通过SWCNT的等离子体共振效应增强808 nm激光吸收效率，同时利用壳聚糖的止血抗菌特性降低感染风险。
2. 响应面优化证实离焦距离对热损伤控制具有决定性影响，1 mm离焦可实现能量梯度分布。
3. 组织学评估显示接合区域胶原纤维排列有序，证实该方法能促进创伤微环境重建。

这项发表于《Optics》的研究为生物组织无缝合修复提供了新范式，其参数优化策略可延伸至血管、肌腱等软组织的激光接合应用。未来通过体内实验验证长期生物相容性后，有望推动激光微创修复技术的临床转化。