3D生物打印新技術(shù)——懸浮層增材制造,，為治愈深度皮膚損傷帶來福音

導(dǎo)讀：皮膚作為人體的最大器官,，也是我們健康的第一道防線,。針對于燒傷,，深傷口和不愈合的傷口都可能構(gòu)成巨大威脅，需要立即進(jìn)行治療,。治愈嚴(yán)重皮膚損傷的最佳方法是通過移植,，但必須有健康供體提供皮膚，這對于急需移植的患者無疑是一大難題,。3D生物打印新技術(shù)的出現(xiàn),，為解決這個問題帶來了希望，它能夠幫助醫(yī)生為患者制造合適的替代移植物,。

2022年1月7日,，南極熊獲悉，來自英國伯明翰大學(xué)和哈德斯菲爾德大學(xué)的研究人員就開發(fā)了一種新的3D生物打印技術(shù),，可用于治療慢性皮膚損傷,。該方法被命名為懸浮層增材制造（SLAM），能夠打印出一種新型生物材料,，準(zhǔn)確地模擬哺乳動物的皮膚結(jié)構(gòu),。

事實上，根據(jù)研究人員的說法,，這種生物材料是第一個模擬皮膚中所有三個主要層次的生物材料——皮下組織層,、真皮層和表皮層，使其成為一種獨特的三層皮膚等效物,。早期的實驗表明,，3D生物打印的皮膚可以放置在傷口的位置，以誘導(dǎo)愈合,，在此過程中減少疤痕組織,。

△懸浮層增材制造（SLAM）。圖片來自伯明翰大學(xué),。

深入三層皮膚的治療

雖然我們的皮膚非常善于愈合表面的傷口,，但更深的慢性傷口的修復(fù)往往是一個更大的挑戰(zhàn)。這是因為我們的皮膚實際上由三個不同的層組成,，而頂層往往比底層愈合得更快,，導(dǎo)致較深的傷口有時會自行塌陷,。其結(jié)果是疤痕組織和正常皮膚功能的減少。

一段時間以來,，醫(yī)學(xué)研究人員一直試圖開發(fā)準(zhǔn)確的皮膚替代品,，但英國研究團(tuán)隊確認(rèn)，這些皮膚模型沒有一個能夠同時模擬真實事物的化學(xué)和機(jī)械特性,。問題出在哪里？模仿三層結(jié)構(gòu)已被證明是困難的,，因為每一層的特性都有很大的不同,。

"皮膚實際上有三種不同的細(xì)胞類型，它們都以不同的速度生長,，"該研究的共同作者Alan Smith解釋說,。"如果你試圖生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)，它可能非常難以提供每個不同層的要求,。"

△皮下層,、真皮層和表皮層。圖片來自伯明翰大學(xué),。

懸浮層增材制造——SLAM

為了更好地模仿皮膚的自然結(jié)構(gòu),，研究人員采用了SLAM技術(shù)。這種生物打印技術(shù)涉及將生物材料層懸浮在凝膠中,，在那里它們可以被排列和堆疊成條狀,，同時保持其形成。在本研究中,，研究人員將皮下組織,、真皮和表皮細(xì)胞沉積到支持性凝膠中，然后將凝膠洗掉,，只留下分層的皮膚當(dāng)量,。

為了測試打印的皮膚貼片，研究小組隨后在豬皮樣本上切了一個洞,，用打印的皮膚等價物填充該洞,。整個模型被培養(yǎng)了兩個星期，研究人員實際上觀察到了傷口修復(fù)的跡象,。

該研究的共同作者Liam Grover補(bǔ)充說："我們使用了一種染色劑,，使我們能夠量化我們在原始材料和組織之間得到的整合。即使在很短的時間內(nèi),，我們也能夠證明實驗皮膚確實完成了一些整合,。"

盡管由于愈合過程比模型允許的時間長，導(dǎo)致研究團(tuán)隊無法完全評估3D打印皮膚替代品的功效,，但初步結(jié)果確實展現(xiàn)出非常大的應(yīng)用希望,。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)行更長時間的調(diào)查,，最終目標(biāo)是3D打印能夠愈合真實人類皮膚的三層皮膚替代品。

△3D生物打印的皮膚（左）,。圖片來自伯明翰大學(xué),。

該研究的更多細(xì)節(jié)可以在題為 "A suspended layeradditive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skinequivalents"的論文中找到。

相關(guān)論文鏈接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0061361

生物打印領(lǐng)域是一個快速增長的領(lǐng)域,，從再生醫(yī)學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)到食品都有應(yīng)用,。就在最近，生物技術(shù)公司Prellis Biologics宣布建立了一個基于3D生物打印的新型抗體發(fā)現(xiàn)平臺,。該公司的平臺實際上是一個在培養(yǎng)皿中運作的免疫系統(tǒng),，能夠再現(xiàn)人類細(xì)胞間的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)了一個新的3D生物打印平臺，為結(jié)直腸癌患者提供個性化的藥物,。該平臺是與普羅夫迪夫醫(yī)科大學(xué)和保加利亞的UMHAT-歐洲醫(yī)院合作開發(fā)的,，能夠生產(chǎn)出具有成本效益和可重復(fù)的人類結(jié)腸癌疾病模型，也可用于化療篩選,。