湖南大學：使用3D打印纖維支架復合干細胞實現(xiàn)皮膚再生

供稿人:姜楠，賀健康

皮膚是人體最大的器官。作為外部環(huán)境的屏障，皮膚對于個體生存起到至關重要的作用。皮膚損傷在日常生活中很常見，損傷的修復不僅需要及時止血，而且還要恢復皮膚功能。然而皮膚的自然修復難以實現(xiàn)與原組織結構和功能類似的完美再生，因此需要新的方法來輔助皮膚再生。

近日，來自湖南大學生物學院的研究者們使用生物3D打印方法構建了一種組織工程皮膚用于實現(xiàn)皮膚組織的再生。該組織工程皮膚由聚已內(nèi)酯（PCL）和細菌纖維素構成，具有良好的生物相容性。脂肪來源間充質(zhì)干細胞被種植在支架上。并將這種細胞支架復合體植入在小鼠皮膚缺損，觀察其在皮膚修復過程中的重要作用（圖1）。

圖1 使用細胞復合3D打印組織工程支架修復皮膚缺損

研究者首先觀察了這種支架的生物相容性。研究結果證實，該支架無細胞毒性，細胞粘附在支架上，并在植入一天后開始增殖。細胞植入三天后，支架被細胞完全覆蓋，細胞的存活率達到99%。細胞的排列方式與打印纖維的方向平行。且隨著時間變化，細胞逐漸滲透到支架內(nèi)部。（圖2）。

圖2 細胞在支架上的生長遷移情況（a-c 細胞死活染色；d-f 細胞在培養(yǎng)皿表面生長3天；g-i 細胞在支架表面生長3天；j-k 細胞培養(yǎng)3天后定向性分析；l-n 細胞培養(yǎng)3天后滲透情況）

為了驗證這種組織工程皮膚對皮膚缺損的修復作用，研究者在小鼠在小鼠皮膚表面制造圓形缺損，并用這種復合了細胞的組織工程支架進行修復。研究發(fā)現(xiàn)，相對于不修復或者無細胞支架修復，復合了細胞的組織工程支架可以加速皮膚缺損修復。實驗組在第14天就實現(xiàn)了傷口閉合，且在第10天時，傷口愈合面積達到95%，高于無細胞組的75%和不修復組的58%，總之，復合了細胞的組織工程支架可以加速傷口愈合，且外觀更接近與自然皮膚，證實該支架具有促進皮膚修復的作用（圖3）。

圖3 組織工程支架修復皮膚缺損 （a 使用不同方法修復小鼠皮膚缺損；b 皮膚缺損愈合模擬圖； c 皮膚缺損愈合定量）

這種新型細胞復合組織工程支架的出現(xiàn)為組織工程皮膚促進皮膚修復的研究提供了新的思路。相信隨著研究的進一步深入，該材料必將應用于臨床使更多的皮膚損傷患者可以盡早康復。

參考文獻：
Huang, R., J. Wang, H. Chen, X. Shi, X. Wang, Y. Zhu, and Z. Tan, The topography of fibrous scaffolds modulates the paracrine function of Ad-MSCs in the regeneration of skin tissues. Biomaterials science, 2019. 7(10): p. 4248-4259.

供稿人:姜楠，賀健康
供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室