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美國(guó)維克森林大學(xué):3D打印全層皮膚

3D打印生物醫(yī)療
2020
05/03
15:09
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評(píng)論
供稿人:焦天,連芩
供稿單位:機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

皮膚作為人體最大的器官和屏障,有著隔離外部病菌、防止水分流失、排泄汗液等重要的作用。全球每年因火災(zāi)、地震、車(chē)禍等原因造成了大量的皮膚損傷患者,其中僅燒傷就達(dá)1100萬(wàn)人。面對(duì)大面積皮膚損傷,自體皮膚移植面臨供移植皮膚不足和對(duì)患者的二次傷害問(wèn)題,異體皮膚移植又存在免疫排斥。皮膚3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為治療大面積皮膚損傷提供了希望。

美國(guó)維克森林大學(xué)Anthony Atala教授的團(tuán)隊(duì)一直致力于皮膚打印的研究。該課題組最近發(fā)表了一篇關(guān)于修復(fù)全層皮膚損傷的論文,課題組將打印的皮膚移植到裸鼠背部的全層皮膚損傷部位,不僅加速了傷口的閉合,而且在移植的皮膚內(nèi)部觀察到了新的血管生成。

圖1 擠出打印全層皮膚
課題組針對(duì)皮膚的表皮層、真皮層和皮下組織分別制作了細(xì)胞墨水,三種墨水均采用纖維蛋白原、明膠、甘油和透明質(zhì)酸的混合溶液作為細(xì)胞外基質(zhì)溶液,在細(xì)胞外基質(zhì)溶液中加入角質(zhì)細(xì)胞和生黑色素細(xì)胞作為表皮層墨水,細(xì)胞外基質(zhì)溶液中加入成纖維細(xì)胞、毛囊真皮乳頭細(xì)胞和微血管內(nèi)皮細(xì)胞作為真皮層墨水,細(xì)胞外基質(zhì)溶液中加入前脂肪細(xì)胞作為皮下組織的打印墨水。課題組使用多噴頭擠出式打印機(jī)打印了包含表皮層、真皮層和皮下組織的全層皮膚(圖1所示),培養(yǎng)四天后移植到裸鼠背部。

通過(guò)對(duì)比打印的皮膚、打印的水凝膠(不含細(xì)胞)和未處理組的修復(fù)效果,見(jiàn)圖2。結(jié)果表明打印的皮膚有利于傷口的閉合,同時(shí)促進(jìn)皮膚的上皮形成,形成了與人體皮膚相似的皮膚。課題組提出的皮膚3D打印方法將有望用于大面積全層皮膚損傷的治療,解決臨床上供移植皮膚短缺的問(wèn)題。

圖2 移植后21天裸鼠皮膚修復(fù)情況和H&E染色結(jié)果
參考文獻(xiàn):
Adam M Jorgensen, Mathew Varkey, Anastasiya Gorkun, et al. Bioprinted Skin Recapitulates Normal Collagen Remodeling in Full-thickness Wounds [J]. Tissue engineering. Part A, 2019


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