摘要
皮肤是保护人体的重要屏障，由烧伤、创伤或严重溃疡等病症引起的皮肤大面积损伤若得不到及时治疗，会导致患者组织液流失，引发创面感染，严重威胁患者的生命安全。皮肤创伤修复包括4个时期：止血期，炎症反应期，增殖期和重塑期。炎症反应期和增殖期是创面修复的关键时期，也是进行人为调控从而促进创面愈合的关键时期。亚精胺已被证明具有多种有益的生物学功能，如抗排异、抗氧化、抑制炎症、抑制细胞坏死、延长个体寿命等，但目前尚无将亚精胺用于抑制皮肤创面修复过程中炎症反应的相关研究报道。生物3D打印技术基于快速成型的分层制造原理，可将生物材料和细胞进行精确定位沉积，构建具有三维仿生结构和功能的类组织替代物。本研究以壳聚糖和明胶作为基质生物材料，引入亚精胺交联剂，通过生物3D打印技术制备一种仿生抗炎水凝胶，探究这种水凝胶的理化性能、生物学性能和抗炎生物活性功能。 综合考量所使用生物材料的物理特性和成型机理，以及现有各类3D打印设备的特点和优势，本研究自主设计和搭建了一台微阀3D打印设备，以天然生物高分子壳聚糖(CTS)和明胶(GEL)混合溶液作为基质生物材料，以多胺类生物活性小分子亚精胺(SPD)构建交联剂(SPD交联剂)，通过3D打印和雾化涂喷相结合的混合打印方式，制备了仿生抗炎SPD-CTS/GEL水凝胶，并对SPD-CTS/GEL水凝胶的微观结构、理化性能和生物学性能进行了研究。 首先，本研究对打印参数、CTS/GEL生物墨水配比和SPD交联剂浓度等相关工艺参数进行了优化，通过3D打印制备了不同CTS/GEL配比、SPD交联剂浓度的水凝胶，研究了各组水凝胶的微观孔径、溶胀性能、力学性能和体外降解性能，并分析了CTS/GEL配比和SPD交联剂浓度对其微观结构及理化性能的影响。结果表明本研究所制备的SPD-CTS/GEL水凝胶具有微观多孔结构以及可调控的力学性能、溶胀性能和降解性能。 本研究将水凝胶与NIH/3T3小鼠成纤维细胞共培养，通过体外Live/Dead细胞染色、CCK-8细胞增殖分析和体外划痕实验评估了3D打印SPD-CTS/GEL水凝胶的生物学特性。结果表明，本研究通过3D打印制备的SPD-CTS/GEL水凝胶具有良好的细胞相容性，能够促进NIH/3T3成纤维细胞的生长、增殖和迁移，加速划痕修复。 以LPS诱导的Raw264.7小鼠单核巨噬细胞为炎症模型，选择与SPD具有相似结构的二乙烯三胺(DETA)作为对照，研究了SPD-CTS/GEL水凝胶的抗炎生物学功能。结果表明，与对照组相比，SPD-CTS/GEL水凝胶能够显著降低细胞上清液中一氧化氮(NO)和促炎细胞因子(IL-6、TNF-α)的含量。 综上所述，本研究以CTS/GEL为基质生物材料，SPD交联剂为交联剂，通过生物3D打印技术制备了一种兼具微观多孔结构和宏观力学强度可调性的仿生抗炎水凝胶，该水凝胶具有可控降解性、良好的细胞相容性和抗炎生物活性，能够促进成纤维细胞的生长、增殖和迁移，抑制相关炎症因子表达，具有降低皮肤移植和创面修复过程中的炎症反应，加速皮肤创伤修复的潜在临床应用价值。
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