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研究人員使用生物3D打印皮膚成功治愈深部傷口 

2022年1月17日,來自伯明翰大學(xué)和英國哈德斯菲爾德大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的3D生物打印技術(shù),可用于治療慢性傷口。這種名為懸浮層增材制造 (SLAM) 的方法能夠打印出一種新型生物材料,該材料可準(zhǔn)確模擬哺乳動物皮膚的結(jié)構(gòu)。

事實(shí)上,根據(jù)研究人員的說法,這種生物材料是同類中第一種模擬皮膚中發(fā)現(xiàn)的所有三個主要層 - 皮下組織、真皮和表皮 - 使其成為獨(dú)特的三層皮膚等效物。早期實(shí)驗(yàn)表明,可以將 3D 生物打印皮膚放置在傷口部位以促進(jìn)愈合,在此過程中減少疤痕組織。
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懸浮層增材制造 (SLAM),圖片來自伯明翰大學(xué)。

01.皮膚——三層深

雖然我們的皮膚非常擅長愈合表面?zhèn)?,但更深的慢性傷口通常更難修復(fù)。這是因?yàn)槲覀兊钠つw實(shí)際上由三個不同的層組成,頂層往往比底層愈合得更快,導(dǎo)致更深的傷口有時會自行塌陷。結(jié)果是疤痕組織和正常皮膚功能的降低。

一段時間以來,醫(yī)學(xué)研究人員一直在嘗試開發(fā)準(zhǔn)確的皮膚替代品,但英國團(tuán)隊(duì)確認(rèn),這些皮膚模型都無法模擬真實(shí)事物的化學(xué)和機(jī)械特性。問題?模仿三層結(jié)構(gòu)已被證明是困難的,因?yàn)槊恳粚拥奶匦远即蟛幌嗤?br />
“你實(shí)際上擁有三種不同的細(xì)胞類型。它們都以不同的速度生長,”該研究的合著者艾倫·史密斯解釋說。 “如果你試圖生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu),就很難滿足每個不同層的每一個要求?!?br />
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  皮下組織、真皮和表皮,圖片來自伯明翰大學(xué)。

02.懸浮層增材制造

為了更好地模仿皮膚的自然結(jié)構(gòu),研究人員采用了 SLAM。生物打印技術(shù)涉及將生物材料層懸浮在凝膠中,在凝膠中它們可以排列并堆疊成條狀,同時保持其形狀。在本研究的情況下,研究人員將皮下組織、真皮和表皮細(xì)胞沉積到支持凝膠中,然后將凝膠洗掉,只留下分層的皮膚等效物。

為了測試打印的皮膚貼片,該團(tuán)隊(duì)然后在豬皮樣本上切了一個洞,用打印的皮膚等效物填充這個洞。整個模型被培養(yǎng)了兩周,研究人員實(shí)際上觀察了傷口修復(fù)的跡象。該研究的合著者 Liam Grover 補(bǔ)充說:“我們使用了一種染色劑,使我們能夠量化原始材料和組織之間的整合。即使在很短的時間內(nèi),我們也能夠展示一些整合?!?br />
盡管由于愈合過程比模型允許的時間長,該團(tuán)隊(duì)無法完全評估 3D 打印皮膚替代品的功效,但初步結(jié)果確實(shí)非常有希望。英國研究人員現(xiàn)在打算使用更強(qiáng)大的慢性傷口模型進(jìn)行更長時間的研究,最終目標(biāo)是 3D 打印三層皮膚替代品,能夠治愈真正的人類皮膚。
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  3D 生物打印皮膚等效物(左),圖片來自伯明翰大學(xué)。

生物打印領(lǐng)域是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域,其應(yīng)用范圍從再生醫(yī)學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)到食品。就在最近,生物技術(shù)公司 Prellis Biologics 宣布創(chuàng)建一個基于 3D 生物打印的新型抗體發(fā)現(xiàn)平臺。該公司的平臺是培養(yǎng)皿中有效運(yùn)作的免疫系統(tǒng),能夠重建人類細(xì)胞間相互作用和免疫反應(yīng),使其成為進(jìn)行疾病治療研發(fā)的理想選擇。

在其他地方,再生醫(yī)學(xué)公司 CTIBIOTECH 最近開發(fā)了一種新的 3D 生物打印平臺,可為結(jié)直腸癌患者提供個性化醫(yī)療。該平臺是與普羅夫迪夫醫(yī)科大學(xué)和保加利亞的UMHAT-Eurohospital 合作開發(fā)的,能夠生產(chǎn)具有成本效益且可重復(fù)的人類結(jié)腸癌疾病模型,也可用于化療篩查。
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