课题背景：皮肤是人体最大的器官，具有保护、感觉、温度调节等多种功能。皮肤损伤是一种常见的临床问题，严重影响患者的生活质量和社会经济。传统的皮肤修复方法，如自体皮肤移植、异体皮肤移植、人工皮肤等，都存在一定的局限性，如供体短缺、排异反应、感染风险、成本高昂等。因此，发展新型的皮肤组织工程支架，以促进皮肤的再生和功能恢复，是一个重要的研究方向。
课题简介：本课题旨在制备一种基于纳米氧化锌（ZnO）的皮肤组织工程支架，并表征其物理、化学、生物学性能，以及对皮肤细胞和组织的影响。纳米氧化锌是一种具有多种功能性质的无机纳米材料，如光催化、抗菌、抗炎、抗氧化、刺激生长因子释放等。本课题将利用纳米氧化锌与不同类型的生物高分子（如明胶、胶原蛋白、壳聚糖等）复合，通过3D打印技术制备出具有适宜孔隙结构和力学强度的多孔支架，并对其进行表征和评价。
课题内容：
纳米氧化锌的制备和表征：采用水热法或溶胶-凝胶法制备不同形貌和尺寸的纳米氧化锌粒子，并用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等方法对其进行形貌、结构、组成和功能性质的表征。
纳米氧化锌与生物高分子复合支架的制备和表征：选择合适的生物高分子作为基质材料，并与纳米氧化锌粒子按一定比例混合，制备出均匀分散的复合墨水。利用3D打印技术，按照预设的参数和模式，打印出具有不同形状和尺寸的多孔支架，并进行后处理。用SEM、XRD、FTIR等方法对支架的形貌、结构和组成进行表征，用水分析仪、万能试验机、流变仪等方法对支架的孔隙率、力学性能、降解性能等进行评价。
纳米氧化锌与生物高分子复合支架的生物学性能评价：采用体外和体内实验方法，评价支架对皮肤细胞和组织的影响。体外实验包括：（1）评价支架对常见皮肤致病菌（如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等）的抗菌效果；（2）评价支架对人角质形成细胞（HaCaT）、人成纤维细胞（HDF）、人表皮干细胞（hEpSC）等皮肤相关细胞的细胞相容性、增殖、迁移、分化和分泌功能的影响；（3）评价支架对皮肤组织模型（如皮肤切片或3D皮肤组织）的结合、渗透、修复和重建能力。体内实验包括：（1）评价支架在动物模型（如小鼠或兔子）的皮下植入后的生物相容性、炎症反应、降解行为和组织反应；（2）评价支架在动物模型的全厚皮肤缺损或烧伤创面的修复效果，包括创面愈合率、新生血管形成、新生骨形成、疤痕形成等指标。
课题创新点：
本课题首次将纳米氧化锌与不同类型的生物高分子复合，通过3D打印技术制备出具有多种功能性质的皮肤组织工程支架，为皮肤修复和再生提供了一种新型的材料平台。
本课题利用纳米氧化锌的光催化、抗菌、抗炎、抗氧化等功能，提高了支架的抗感染能力，降低了术后并发症的风险，同时促进了皮肤细胞和组织的增殖、分化和功能恢复。
本课题利用纳米氧化锌的刺激生长因子释放等功能，增强了支架对皮肤组织模型和动物模型的结合、渗透、修复和重建能力，提高了支架的临床应用前景。
本课题系统地表征和评价了支架的物理、化学、生物学性能，以及对皮肤细胞和组织的影响，揭示了支架与皮肤之间的相互作用机制，为支架的优化设计和改进提供了理论依据。