清華大學(xué)徐韜教授課題組：自適應(yīng)多自由度原位皮膚打印

供稿人:焦天,，連芩 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

大面積皮膚損傷如果不能得到及時有效的治療，往往會引發(fā)傷口感染和身體機(jī)能的紊亂,，甚至造成休克和死亡。針對大面積皮膚損傷，自體皮膚移植往往無法找到合適的取皮部位,，異體和異種皮膚移植往往存在免疫排斥和傳播疾病的風(fēng)險，人造皮膚在功能和時效性仍無法滿足臨床的需求,。原位3D打印皮膚（掃描皮膚缺損模型,，根據(jù)模型在傷口直接打印皮膚）的出現(xiàn)為大面積皮膚損傷的快速有效治療提供了可能。但是目前原位3D打印皮膚在組織損傷識別和打印的精度,，以及重建皮膚的功能（尤其是皮膚毛囊,、汗腺等附屬器的重建）上仍與臨床需求存在較大差距,。

最近清華大學(xué)徐韜教授課題組在原位皮膚打印方面有了突破性進(jìn)展。 該團(tuán)隊開發(fā)了一臺自適應(yīng)多自由度原位生物打印機(jī),，該機(jī)器人包括一個掃描系統(tǒng),、一個雙目視覺系統(tǒng)和一個六自由度機(jī)械手，打印機(jī)搭載了雙目相機(jī)可以快速精準(zhǔn)識別組織損傷,，并進(jìn)一步構(gòu)建組織缺損模型,，規(guī)劃打印路徑。 通過6自由度3D打印機(jī)完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)打印,，并通過運動追蹤系統(tǒng)實時監(jiān)控打印參數(shù)并進(jìn)行誤差修正,。 該團(tuán)隊開展了小鼠皮膚原位打印修復(fù)實驗，首先將5×107/ml小鼠表皮干細(xì)胞,、108/ml小鼠皮膚前體細(xì)胞和基質(zhì)膠混合制備了具備生物活性的皮膚打印墨水,，然后通過打印機(jī)快速、精準(zhǔn)識別了小鼠皮膚損傷模型,，最后通過6自由度3D打印機(jī)在傷口部位精準(zhǔn)的打印生物墨水構(gòu)建皮膚,。 打印后對小鼠進(jìn)行了四周的飼養(yǎng)和評價。 結(jié)果表明打印的皮膚不僅形成了與人體皮膚類似的表皮,、真皮分層結(jié)構(gòu),，而且重建皮膚的血管、毛囊和皮脂腺,。

圖1 （a）自適應(yīng)多自由度原位修復(fù)皮膚示意圖

該研究通過將新型機(jī)器人與生物活性生物墨水相結(jié)合,，實現(xiàn)了可以快速、精準(zhǔn)的修復(fù)皮膚的缺損,，重建皮膚的主要結(jié)構(gòu)和功能,，為皮膚修復(fù)提供了一種有效的策略，并具有進(jìn)一步應(yīng)用的臨床轉(zhuǎn)化潛力,。


參考文獻(xiàn)：

    趙 W,，陳 H，張 Y,，周 D,，梁 L，劉 B,，等,。 用于毛囊皮膚修復(fù)的自適應(yīng)多自由度原位生物打印機(jī)器人：在小鼠中進(jìn)行的初步研究。 生物工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué),。 2022.（https://doi.org/10.1002/btm2.10303）
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