骨外露创面处理一直都是创伤骨科领域非常棘手的问题,“生死人,肉白骨”甚至被看作传说中“仙人”的手段。近年来,基于组织工程学思想,体外构建出理想的组织工程皮肤替代物,并结合封闭式负压引流等辅助治疗手段,有望在临床上实现骨外露创面的快速修复。为实现这个最终目标,首先就是要制备出理想的皮肤组织工程支架。骨外露创面的特殊性对皮肤组织工程支架提出了三个特殊要求:具有宏观三维多孔结构、具有适宜力学强度以及具有抗菌性。本文紧紧围绕上述三个要求,从三个方面分四章内容逐步展开。首先,以小肠粘膜下层脱细胞基质材料(decellularized small intestine submucosal,d SIS)为生物“墨水”,以冷冻挤出直写生物3D打印技术(cryogenic extrusion bioprinting,CEB)为成型手段,并结合冷冻干燥和交联固化工艺,成功制备出了具有可控宏观多孔结构的皮肤组织工程支架,并对冷冻打印工艺进行了系统性研究。重点讨论了成型基板温度、打印速度、喷头气压以及打印层高等因素对成型过程的影响,研究结果表明只有综合考虑打印材料特性、温度参数和打印参数,才能制备出理想的高精度组织工程支架。然后,通过理化学性能测试、体外细胞实验以及体内动物实验对制备的d SIS皮肤组织工程支架进行了综合表征,重点分析了支架材料和支架结构对其整体性能的影响。理化学性能方面,制备的d SIS支架具有优良的可控宏微观多孔结构,支架的孔径会影响其变形、溶胀及力学性能,支架的弹性模量相对较低;细胞学实验结果说明,d SIS具有优良的生物相容性,支架的宏观多孔结构可以促进成纤维细胞增殖、迁移及部分皮肤创面愈合相关蛋白的表达;动物实验结果证明,d SIS皮肤组织工程支架具有加速骨外露创面愈合的能力。接着,对d SIS组织工程支架力学性能进行优化。基于物理共混交联法,采用“先中和后低温共混”的策略通过海藻酸钠(sodium alginate,SA)对打印“墨水”进行改性。以d SIS-EDC/SA-Ca Cl2作为交联体系,采取分步交联法,成功制备出d SIS-SA复合皮肤组织工程支架并对其进行了测试表征。研究结果表明,SA的加入:显著提升了支架的力学性能,改善了支架的表面微孔结构;但同时也增大了支架的变形,降低了支架的溶胀吸水率以及皮肤成纤维细胞的增殖速率。因此,在制备d SIS-SA复合支架的过程中需要综合考虑理化学性能和生物学性能之间的平衡。最后,对d SIS-SA复合皮肤组织工程支架的抗菌性能进行改进。通过模板自组装法制备出掺铜介孔生物活性玻璃(copper-doped mesoporous bioactive glass,Cu-MBG),然后将不同质量分数的Cu-MBG混入d SIS-SA浆料中,借助CEB技术制备出Cu-MBGd SIS-SA抗菌支架并对其进行表征测试。测试结果发现,随着Cu-MBG质量分数的增加,复合支架的抗菌性能、力学性能显著提升,支架变形减小,但是高含量(超过1.5 wt%)的掺铜介孔生物玻璃会产生细胞毒性。因此,在制备复合抗菌支架时,需要综合考虑创面对抗菌性和生物相容性的需求侧重。通过以上研究,本文成功制备出了具有优良理化学、生物学性能,具有可控宏微观多孔结构,具有一定力学强度,具有抗菌性能,可促进骨外露创面愈合的皮肤组织工程支架,为体外构建理想的骨外露创面组织工程皮肤替代物奠定了基础。