一、对所提出问题的描述
市面上的人工皮产品往往都十分昂贵，并且只有基本的防止细菌进入伤口的功用。因此，本项目的目的为在降低人工皮制造成本的同时增加其功能。本研究以成本较低的海藻酸钠和黄原胶作为基本材料，再加入其他物质——如甘草萃取物来制作，没有沉淀物、不黏伤口、能防止细菌进入伤口及抑制细菌生长的人工皮。
二、与所提出问题相关的背景综述和分析
每年，全球都发生多宗大面积烧伤事件，而一般的处理方法就只有皮肤移植。皮肤移植能减少伤口水份流失和受感染的机会，从而有效地加速伤口复原。皮肤移植大致分为两类：自体移植和异体移植。自体移植指从患者自身上取出部分皮肤来移植于患处。如伤口面积大，患者没有足够的皮肤可取，则需要进行异体移植。异体移植所用的皮肤来自遗体捐赠或小猪。相对于异体移植，自体移植虽然能减低排斥，但因需从患者身上取出部分皮肤，因此会为患者带来额外的伤口和痛楚，而异体移植则要解决异体皮肤供不应求和排斥的问题。因此市面上开始出现一种新的治疗材料——人工皮。
人工皮是指用人造物料制成的外伤敷料。人工皮的出现增加了烧伤者的生存机会。当伤者皮肤大面积烧伤，便须立即把受伤的皮肤去掉，以免细菌的滋生。此时，有人工皮就能大派用场，它能够迅速盖住伤口，防止水份流失，并防止细菌进入伤口。以台湾粉尘爆炸一案为例，由于伤者数目繁多，一下子根本没有足够的皮肤以供移植。因此，采用人工皮处理伤口有其必要性。
经过多年研究，现时人工皮技术主要目的都是保护伤口，防止伤口发生细菌感染，吸住附在伤口的渗液，以及保持伤口湿润。而结果显示，人工皮处理伤口跟用皮肤移植处理伤口并没有太大的差别。跟一般保持伤口干燥的处理方法不同，人工皮是利用湿润的环境，加上受伤后渗出的组织液（内含很多生长因子和纤维母细胞）来帮助伤口修复。而且，人工皮是贴在伤口外侧，因此在复原的过程中，新的皮肤能够沿着一般的皮肤生长，使伤口复原得更快、更好。虽然现时市面上已有多种人工皮供应，但其材料，如小牛的胶原蛋白、鲨鱼的软骨素等，价格偏高，不是所有人能够负担。有见于此，本项目以研发价廉物美的人工皮为目标，探讨以海藻酸钠和黄原胶来制造人工皮的可能性。
三、设计模型/解决方案、思路
本项目的人工皮用海藻酸钠和黄原胶为基本材料。海藻酸钠可从褐海藻提炼出来，能够锁住水份，形成水凝胶。黄原胶则用于防止沉淀物。两种材料的价格都不高，要制成一块1平方米的人工皮只需约人民币16元。
为找出最合适的配方，测试了多个海藻酸钠和黄原胶的分量，发现每50毫升的水，需加入2克海藻酸钠及2克黄原胶，用以做出最合适的人工皮。这配方不太硬不太软，对人体来说是最舒适的。为了定立稀稠度的参考数值，量度了磁石球于水凝胶上跌至底部的时间，得出结论为3分钟。
为了解决人工皮黏皮肤的难题，该次研究加入了醋酸钠。醋酸钠能够组成一层不溶于水的薄膜，使人工皮不会黏住皮肤。反复进行了多次试验后，发现比起将醋酸钠混进凝胶中，将醋酸钠涂在其表面效果更佳。这既不会破坏凝胶的组织，也能够有效防止人工皮黏住伤口。
其后，为了测试人工皮防止细菌进入伤口的作用，以人工皮覆盖于琼脂平板上，然后暴露于空气中5天。结果只有被人工皮覆盖的范围没有任何的微生物菌落，这证实了此人工皮能够有效防止细菌进入。
为了进一步测试人工皮抑制细菌生长的功效，先把琼脂平板浸于水中，使其布满微生物，以模拟伤口布满细菌的情况，然后将人工皮置于其中一块琼脂平板中。5天后，没有被人工皮覆盖的琼脂平板满布微生物菌落，而被人工皮覆盖的没有发现任何微生物菌落，证明了人工皮有抑制细菌的作用。
最后，在人工皮配方中尝试加入额外材料，以提升人工皮的功能。我们选用了有抑菌作用的甘草萃取物参与试验。加入甘草萃取物后，人工皮仍然没有任何的沉淀物，可见黄原胶能有效防止沉淀物的生成。但加入甘草萃取物后，水凝胶变稀，磁石球用了少于1分钟的时间便到达底部。因此，需要重新制定材料比例。以1∶1的比例加入更多海藻酸钠以及黄原胶来增加稀稠度，使磁石球降至底部的时间达3分钟。最后材料比例变为2.25克海藻酸钠对应2.25克黄原胶、0.5克甘草萃取物。此后，再对其抗菌能力进行测试。试验结果显示，加入甘草萃取物后的人工皮具有防菌和抑制细菌生长的能力。同时，也证明了以海藻酸钠和黄原胶作为基本材料的人工皮能够加入其他材料，以达至不同功效，如防疤。此发现为未来制作更具功效的人工皮奠定基础。
总括而言，该次项目研究出的人工皮，不但不黏伤口、防菌及抑制细菌生长，相对于市面上的人工皮，其成本更低，更具经济效益，故可望解决移植皮肤供应不足的问题。
责编/彭砚淼
