پرینت سه‌بعدی زخم پوش های شخصی سازی شده؛ تحولی در درمان سوختگی‌های حرارتی

طبق آمار سازمان بهداشت جهانی، سالانه میلیون‌ها انسان در سراسر جهان دچار سوختگی‌های شدید حرارتی می‌شوند. شدت این آسیب‌ها به عمق سوختگی، وسعت بافت و مدت زمان تماس با حرارت بستگی دارد. درمان‌های بالینی کنونی بر سه اصل تمرکز دارند: مهار عفونت‌های میکروبی، تسریع بازسازی پوست و کاهش آثار اسکار.

روش استاندارد فعلی، پیوند پوست (اتوگرفت یا آلوگرفت) است. زخم‌پوش‌ها در این مسیر نقشی حیاتی ایفا می‌کنند. آن‌ها پیش از پیوند از بستر زخم پس از دبریدمان محافظت می‌کنند. پس از پیوند نیز بقای بافت پیوندی را در هر دو ناحیه اهداکننده و گیرنده تضمین می‌کنند. ارتقای کارایی این پانسمان‌ها روند درمان بیماران را دگرگون می‌سازد.

زخم پوش های شخصی سازی شده

چرا پرینت سه‌بعدی هیدروژل‌ها بهترین راهکار است؟

زخم‌های سوختگی اشکال هندسی نامنظم و عمق‌های متفاوتی دارند. فناوری چاپ زیستی به پزشکان اجازه می‌دهد زخم‌پوش را دقیقاً متناسب با ابعاد زخم هر بیمار بسازند.

هیدروژل‌ها بهترین ماده پایه برای این پانسمان‌ها هستند. این مواد بستر زخم را مرطوب نگه می‌دارند، ترشحات اضافی را جذب می‌کنند و بافت‌های مرده را به آرامی می‌زدایند. چالش اصلی، پایدارسازی سریع هیدروژل بدون خروج زودهنگام دارو است. محققان برای رفع این مشکل، از تابش کنترل‌شده نور فرابنفش (UV) برای تشکیل پیوندهای عرضی بهره می‌برند.

نوآوری دانشگاه ملی سنگاپور: هیدروژل کیتوسان متاکریلات

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) از ترکیب کیتوسان با انیدرید متاکریلیک، هیدروژل «کیتوسان متاکریلات» را تولید کردند. این بستر پلیمری چاپ‌پذیری بالا، زیست‌تخریب‌پذیری پیوسته و سازگاری زیستی کاملی از خود نشان می‌دهد.

آن‌ها دو داروی کلیدی را در غلظت‌های ۱۰ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر درون هیدروژل بارگذاری کردند:

• لیدوکائین هیدروکلراید: برای تسکین فوری و مهار دردهای شدید سوختگی.
• لووفلوکساسین: به عنوان یک آنتی‌بیوتیک وسیع‌طیف برای پیشگیری و ریشه‌کنی عفونت‌های باکتریایی.

۴ معماری اختصاصی برای پاسخ به شرایط بالینی مختلف

تیم تحقیق ۴ مدل درمانی متفاوت را برای پاسخ به نیازهای گوناگون بیماران طراحی و چاپ کرد:

1. طرح I (پایه): تنها شامل هیدروژل کیتوسان بدون دارو؛ مناسب زخم‌های سطحی و فاقد التهاب حاد.
2. طرح II (تسکین‌بخش): حاوی لیدوکائین؛ مخصوص سوختگی‌های بسیار دردناک با اعصاب محیطی سالم.
3. طرح III (ضدعفونت): حاوی لووفلوکساسین؛ مناسب سوختگی‌های عمیق درجه سه که اعصاب حسی از بین رفته‌اند اما ریسک سپسیس بالاست.
4. طرح IV (ترکیبی): حاوی هم‌زمان لیدوکائین و لووفلوکساسین؛ درمان جامع درد و عفونت در سوختگی‌های شدید.

تیم تحقیق یک لایه هیدروژلی محافظ را روی مخازن دارو پرینت کرد. این معماری هوشمند مدت زمان رهایش دارو را ۴ برابر طولانی‌تر کرد و جلوی شوک دارویی اولیه را گرفت.

ارزیابی‌های درون‌تنی و افق کاربرد بالینی

آزمایش‌های درون‌تنی هیچ‌گونه سمیت سلولی یا واکنش التهابی نامطلوبی ثبت نکردند. این زخم‌پوش به سرعت روند ترمیم اپیتلیوم را آغاز کرد.

پژوهشگران معتقدند این رویکرد اختصاصی، علاوه بر سوختگی‌های حرارتی، مسیر درمان زخم‌های پس از جراحی‌های گسترده و زخم‌های مزمن نظیر پای دیابتی را به طور اساسی هموار می‌کند.

منبع زخم پوش های شخصی سازی شده

Teoh, J. H., Mozhi, A., Sunil, V., Tay, S. M., Fuh, J., & Wang, C. H. (2021). “3D Printing Personalized, Photocrosslinkable Hydrogel Wound Dressings for the Treatment of Thermal Burns.” Advanced Functional Materials, 31(48), 2105932.