阅读说明：本技术 一种3d打印的伤口定制化的创可贴的制备方法 (Preparation method of 3D-printed wound customized band-aid ) 是由 许太林 何学成 张学记 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于卫生用品领域,具体涉及一种3D打印的契合外伤伤口大小、形状和受伤部位的创口贴的3D打印的伤口定制化的创可贴的制备方法。所述的伤口定制化程序包括伤口形状和受伤部位的图像信息采集,计算机图像识别和建模生成模型文件以匹配伤口的形状,大小和受伤部位；模型文件经3D打印生成创可贴基材。所述的创可贴基材可集成抗菌、凝血、保湿、透气、消炎等一种或多种功能以加速伤口愈合；本发明提供的这种3D打印的伤口定制化的创可贴既能贴合不同的受伤部位,又能契合伤口的轮廓和大小。创口贴形状可调,敷药精准,制作简单,方便快捷,特别适用于对不同形状和不同部位外伤伤口的精准治疗。(The invention belongs to the field of sanitary products, and particularly relates to a preparation method of a 3D-printed wound bandage with customized wound, which is matched with the size and shape of an traumatic wound and the wound of an injured part. The wound customization program comprises the steps of collecting image information of the shape and the injured part of the wound, and generating a model file by computer image recognition and modeling so as to match the shape, the size and the injured part of the wound; and 3D printing the model file to generate the base material of the band-aid. The adhesive bandage base material can integrate one or more functions of antibiosis, blood coagulation, moisture preservation, ventilation, inflammation diminishing and the like to accelerate wound healing; the wound customized woundplast printed in 3D mode provided by the invention can be attached to different wounded parts and can be matched with the outline and size of a wound. The shape of the adhesive bandage is adjustable, the medicine application is accurate, the manufacture is simple, the operation is convenient and fast, and the adhesive bandage is particularly suitable for the accurate treatment of trauma wounds with different shapes and different positions.)

一种3D打印的伤口定制化的创可贴的制备方法

技术领域

本发明属于卫生用品领域，具体涉及一种3D打印的契合外伤伤口大小、形状和受伤部位的创口贴的3D打印的伤口定制化的创可贴的制备方法。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，是隔离人体内部环境和外界环境的初级屏障。伤口(特指外科伤口)是人体是皮肤在切伤、撕裂等受伤后的快速反应。采取有效的诊断和治疗措施，对降低伤口感染引发的死亡率和发病率来说至关重要：伤口处理得有效和及时，能使其迅速愈合；反之，可能化脓感染，经久不愈，甚至引发全身感染，危及生命。使用伤口敷料是处理伤口的一种有效方法。作为一种成熟的商业化伤口敷料产品，医用创可贴可以发挥基本的伤口消炎、止血与护创功能，方便，有效，快捷。但现有的创可贴大小和样式都显得十分单调，与伤口形状不匹配——或无法顾全所有伤口，部分创伤面仍暴露在外；或过度覆盖伤口，使伤口周围的皮肤发白***和继发感染。另外，市面上的创口贴外形单一，对于一些特殊部位的伤口如脚后跟、手肘、指头等，普通造型的创口贴很难完全固定贴合，因此不能实现精准有效的治疗效果。

3D打印技术能够利用预先设计的计算机数字模型文件，通过逐层打印的方式，直接生成任意几何形状的实体，无需原胚或者模型，从而极大地缩短了产品的生产周期，有效提高了生产率，降低了生产成本。近年来，随着精准化、个性化医疗需求的持续增长，3D打印技术在医疗领域发挥着越来越重要的作用。例如，3D打印已经广泛用于定制医疗器械(助听器外壳，复杂手术器械和3D打印药品)，人体器官(牙齿、血管、肝脏、肌肉组织)。利用3D打印的创可贴用于特定形状和大小的伤口护理已成为一种可能。中国发明(申请号201710340553.5)介绍了一种创口贴打印机，需要使用创口贴时可在显示屏上画上自己所需的形状，即可随时打印出来。但是这种手绘打印的创可贴往往不能很好匹配真实的伤口形状和受伤部位的轮廓，存在很大的改进空间。

为解决上述问题，本发明提出一种3D打印的伤口定制化的创可贴。所述的3D打印的创可贴打印后的创可贴具有集成化、伤口匹配度高、给药精准等优势，为伤口的精准化、个性化护理提供了一种高效可行的方案。本发明的有益效果，定制化地打印契合伤口形状和伤口部位的创可贴，减少不必要的伤口暴露或覆盖，同时能更紧密地贴合受伤部位，随时打印取用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种3D打印的伤口定制化的创可贴的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

S1)采集伤口图像信息或受伤部位的图像；

S2)对S1)采集到的图像信息进行处理，生成匹配对应伤口形状的三维立体模型；

S3)制备打印浆料；

S4)将S3)的浆料按照S2)的三维立体模型进行3D打印成型活性基材；

S5)对S4得到的活性基材进行粘附性背衬层的组装，即得到伤口定制化的创可贴。

进一步，所述S1)的具体步骤为：采用扫描仪或其它智能设备对待处理伤口进行图像数据采集，并将采集的图像数据采集发送给 PC。

进一步，所述S2)的具体步骤为：

S2.1)将接收到的图像信息依次经过黑白处理、二值化处理以及八连通法确定伤口轮廓的坐标数据，通过得到坐标数据描摹生成伤口轮廓的二维矢量图；

S2.2)将生成伤口轮廓的二维矢量图导入系统后，用挤出命令生成匹配对应伤口形状的三维立体模型，另存为STL文件格式储存到 SD卡中后实施打印。

进一步，所述S3)的具体步骤为：

S3.1)将经药物改性选定后纳米粒子材料加入去离子水中制成水溶液；

S3.2)将明胶加入去离子水中，加热并超声处理，得到明胶溶液；

S3.3)用微量移液枪分别量取S3.1)制备得到水溶液和S3.2)得到明胶溶液倒入容器中，在温度为90-110℃下油浴避光磁力搅拌25-35 min，原位形成掺有纳米粒子的明胶溶液；

S3.4)明胶溶液超声处理25-35min后，冷却后的浆料避光保存，用于后续打印。

进一步，所述S4)的具体步骤为：

S4.1)将S3制备得到的浆料加热至33-39℃熔化后送入打印机内开始打印；

S4.2)分层打印后的浆料溶液逐渐冷却重新凝固，逐层累积形成打印完成后，向模型上滴加的混合溶液，15-25min后得到完全固化的活性基材。

进一步，所述S5)的具体步骤为：

S5.1)根伤口类型，选取背衬层，将其固定到PCL背衬层的内腔上；

S5.2)将S4)制备得到活性基材转移固定到PCL背衬层的内腔上，完成组装。

进一步，所述混合溶液为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺乙醇溶液，二者质量比为5：2。

进一步，所述S5)中的伤口确定具体步骤为：对于普通平坦部位的伤口，粘附性背衬层选用压敏绷带，胶布，薄膜中的一种或多种；对于具有复杂曲面结构的受伤部位，粘附性背衬层通过对受伤部位扫描建模后3D打印生成。

进一步，所述S3.1)中的纳米粒子材料为具有杀菌、凝血、保湿、透气、消炎的一种或多种功能的材料，包括但不限于硝酸银，二氧化钛，苯扎氯铵，透明质酸。

一种伤口定制化的创可贴，所述伤口定制化的创可贴采用上述方法制备得到。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明提供的这种3D打印的伤口定制化的创可贴既能贴合不同的受伤部位，又能契合伤口的轮廓和大小。创口贴形状可调，敷药精准，制作简单，方便快捷，特别适用于对不同形状和不同部位外伤伤口的精准治疗。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明

图1为本发明实施例提供的伤口识别示意图。

图2为本发明实施例提供的不同的伤口形状的图像识别和建模图。

图3为本发明实施例提供的3D打印创可贴基材的示意图。

图4为本发明实施例提供的3D打印的具有保湿功能的明胶基水凝胶基材的杀菌效果图。

图5为本发明实施例提供的3D打印的具有杀菌功能的明胶基水凝胶的溶胀率随时间变化图。

图6为本发明实施例提供的3D打印的贴合指尖的粘附性背衬层示意图。

图7为本发明实施例提供的3D打印的创可贴牢固贴合在指尖上的示意图。

具体实施方案

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于,下面结合具体实施案例，进一步阐述本发明。值得注意的是，本发明不受上述实施例的限制，实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明可能有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

本发明一种3D打印的伤口定制化的创可贴的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

S1)采集伤口图像信息或受伤部位的图像；

S2)对S1)采集到的图像信息进行处理，生成匹配对应伤口形状的三维立体模型；

S3)制备打印浆料；

S4)将S3)的浆料按照S2)的三维立体模型进行3D打印成型活性基材；

S5)对S4)得到的活性基材进行粘附性背衬层的组装，即得到伤口定制化的创可贴。

进一步，所述S1)的具体步骤为：采用扫描仪或其它智能设备对待处理伤口进行图像信息采集，并将采集的图像信息发送给PC。

进一步，所述S2)的具体步骤为：

S2.1)将接收到的图像信息依次经过黑白处理、二值化处理以及八连通法确定伤口轮廓的坐标数据，通过得到坐标数据描摹生成伤口轮廓的二维矢量图；

S2.2)将生成伤口轮廓的二维矢量图导入系统后，用挤出命令生成匹配对应伤口形状的三维立体模型，另存为STL文件格式储存到SD卡中后实施打印。

进一步，所述S3)的具体步骤为：

S3.1)将经药物改性选定后纳米粒子材料加入去离子水中制成水溶液；

S3.2)将明胶加入去离子水中，加热并超声处理，得到明胶溶液；

S3.3)用分别量取S3.1)制备得到水溶液和S3.2)得到明胶溶液倒入容器中，在温度为90-110℃下油浴避光磁力搅拌25-35min，原位形成掺有纳米粒子的明胶溶液；

S3.4)明胶溶液超声处理25-35min后，冷却后的浆料避光保存，用于后续打印。

进一步，所述S4)的具体步骤为：

S4.1)将S3制备得到的明胶溶液加热至33-39℃熔化后送入打印机内开始打印；

S4.2)分层打印后的明胶溶液逐渐冷却重新凝固，逐层累积形成打印完成后，向模型上滴加的混合溶液，15-25min后得到完全固化的活性基材。

进一步，所述S5)的具体步骤为：

S5.1)根伤口类型，选取背衬层，将其固定到PCL背衬层的内腔上；

S5.2)将S4)制备得到活性基材转移固定到PCL背衬层的内腔上，完成组装。

进一步，所述混合溶液为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺乙醇溶液，二者质量比为5：2。

进一步，所述S5)中的伤口确定具体步骤为：对于普通平坦部位的伤口，粘附性背衬层选用压敏绷带，胶布，薄膜中的一种或多种；对于具有复杂曲面结构的受伤部位，粘附性背衬层通过对受伤部位扫描建模后3D打印生成。

进一步，所述S3.1)中的纳米粒子材料为具有杀菌、凝血、保湿、透气、消炎的一种或多种功能的材料，包括但不限于硝酸银，二氧化钛，苯扎氯铵，透明质酸。

一种伤口定制化的创可贴，所述伤口定制化的创可贴采用上述方法制备得到。

实施例1 3D打印贴合手臂的创可贴

步骤1：伤口的图像识别与建模

首先在猪皮上划开三个不同形状的口子，用扫描仪或智能手机对着伤口正面拍摄照片(如图1所示)，将照片无线传输至PC端。PC 对照片依次经过黑白处理、二值化处理以及八连通法确定伤口轮廓的坐标数据后再导入Adobe illustrator(Ai)软件，运行定制的Ai插件后自动描摹生成伤口轮廓的二维矢量图。进一步导入Autodesk 3ds max软件后，可适当修改轮廓大小，用挤出命令生成匹配对应伤口形状的三维立体模型(如图2所示)，另存为STL文件格式储存到SD 卡中后实施打印。

步骤2：打印浆料——银纳米粒子改性的明胶基水凝胶的制备

将0.1g硝酸银倒入9.9mL去离子水中配成质量分数为1％的硝酸银溶液；称取1g明胶倒入9mL去离子水中，37℃加热至明胶完全溶解并超声30min，形成质量分数为10％的明胶溶液。用微量移液枪分别量取500μL质量分数为1％的硝酸银和4500μL质量分数为10％的明胶溶液倒入小烧杯中，100℃下油浴避光磁力搅拌30min，原位形成掺有Ag纳米粒子的明胶溶液。溶液超声处理30min确保浆料无结团、无分层、均匀。冷却后的浆料避光保存，用于后续打印。

步骤3：3D打印具有保湿，杀菌功能的明胶基水凝胶基材

将质量分数为10％的明胶溶液加热至37℃熔化后送入打印机内开始打印。分层打印后的明胶溶液逐渐冷却重新凝固，逐层累积形成打印完成后，向模型上滴加一定量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺(EDC-NHS)乙醇溶液，20min后得到完全固化的基材(如图3所示)。

步骤4：验证明胶基材的保湿效果

水凝胶基的材料一般在水中都可发生显著溶胀，因此能起到一定的伤口保湿效果。将打印好的明胶基材置于-80℃冰箱中冰冻24h后，再立即置于冷冻干燥机中，冷冻干燥72h后取出。记录明胶基材的干重。将明胶置于去离子水中5min后取出，用滤纸吸干表面的水分，依次记下吸水5，10，15，20，40和60min的重量。通过吸水后的重量除以干重，得到溶胀率随时间的折线图，如图4所示。结果表明，明胶基材具有超高200％的溶胀率，有利于伤口的局部保湿，促进伤口愈合。

步骤5：验证明胶基材的杀菌效果

选取金黄色葡萄球菌作为模型菌种。将金黄色葡萄球菌悬浮至 10³CFU mL^-1。使用无菌玻璃涂布器将0.4mL微生物悬浮液均匀涂布在LB培养基中。将打印好的圆形水凝胶杀菌基材(直径2cm)轻放在LB培养基上，放入37℃恒温箱中24h。如图5所示，水凝胶周围的细菌生长明显受到抑制，显示出一定的杀菌效果。

步骤6：粘附性背衬层的组装

由于受伤部位是手臂，较为平坦，直接选用弹性的纺织物为背衬层，将固化后的水凝胶基材直接转移固定到该背衬层上，完成组装。

实施例2 3D打印贴合指尖的创可贴

步骤1：伤口及指尖的扫描与建模

伤口的扫描建模过程与实施案例1基本相同：首先在假人体模特的食指指尖上划开一个圆形口子。用智能手机分别对伤口正面拍摄照片，运行定制的Ai插件后自动描摹生成伤口轮廓的二维矢量图。进一步导入Autodesk 3ds max软件后，可适当修改轮廓大小，用挤出命令生成三维立体模型，另存为STL文件格式储存到SD卡中后实施打印。受伤部位的扫描建模过程：用智能手机对着受伤的食指正面拍摄照片，拍好的照片经过图像转换器及传送转换器叠加转换成立体图像进一步导入Autodesk 3ds max软件后，可适当修改轮廓大小，生成三维立体模型，另存为STL文件格式储存到SD卡中后实施打印。

步骤2：打印原料——银纳米粒子改性的明胶基的水凝胶和聚已酸内酯(PCL)的制备

银纳米粒子改性的明胶基的水凝胶的制备过程与实施案例1相同。粘附性背衬层采用聚已酸内酯(PCL)为原料，制备过程如下：取27g的PCL加入100mL二氯甲烷，在40℃加热搅拌30min，至 PCL完全分散；溶剂被使用旋转蒸发器在40℃蒸发3h后高真空干燥 1h。将冻干后的PCL物质切成小块后保存。

步骤3：3D打印基材及背衬层

基材的打印：银纳米粒子改性的明胶基的水凝胶的打印过程与实施案例1相同。PCL基的粘附性背衬层打印过程如下：PCL干物质重新加热至75℃熔解后送入打印机内开始打印。分层打印后的PCL 逐渐冷却重新凝固，逐层累积打印完成，形成一个手指形的半封闭内腔，如图6所示。

步骤4：粘附性背衬层的组装

将固化后的明胶基水凝胶基材小心地转移固定到PCL背衬层的内腔上，完成组装，并贴合到受伤的手指部位，如图7所示。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。