通過 3D 打印脂肪組織改善和加快傷口愈合

2025年3月13日,，南極熊獲悉,，來(lái)自釜山國(guó)立大學(xué)(PNU)的研究人員開發(fā)出一種 3D 打印脂肪組織的方法,，可以加速傷口愈合,，為慢性損傷和燒傷患者提供潛在的緩解,。

這項(xiàng)研究以題為“3D Bioprinting-Assisted TissueAssembly of Endocrine Adipose Units for Enhanced Skin Regeneration”的論文發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上,，研究了人造脂肪組織如何通過模仿脂肪細(xì)胞的自然特性來(lái)支持皮膚再生,。提到脂肪，人們首先想到的是它只是身體儲(chǔ)存的東西,，但這并不是全部,。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202419680

脂肪還會(huì)釋放信號(hào)分子，幫助修復(fù)組織,，最終成為身體恢復(fù)過程的重要組成部分,。但在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)制脂肪組織一直很困難，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法往往無(wú)法保持脂肪細(xì)胞正常運(yùn)作,。

其中一個(gè)原因是,，前脂肪細(xì)胞（最終會(huì)變成脂肪的細(xì)胞）往往會(huì)擴(kuò)散，而不是形成有效工作所需的脂質(zhì)滴,。為了解決這個(gè)問題,，助理教授 Byoung Soo Kim 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)​​造了一種專門的生物墨水，為脂肪細(xì)胞提供了合適的發(fā)育和功能環(huán)境,。

△脂肪組織 3D 生物打印的條件包括使用脂肪衍生的脫細(xì)胞細(xì)胞外基質(zhì)和藻酸鹽作為混合墨水,。圖片來(lái)自PNU。

構(gòu)建生物打印脂肪以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性和功能

這種生物墨水由 1% 脂肪衍生的細(xì)胞外基質(zhì)和 0.5% 藻酸鹽混合而成，有助于防止細(xì)胞過度遷移,，同時(shí)促進(jìn)它們成熟為完全形成的脂肪細(xì)胞,。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，要讓這些工程脂肪細(xì)胞正常工作,，它們的直徑必須小于 600 微米,，這樣它們才能獲得足夠的氧氣和營(yíng)養(yǎng)。他們還發(fā)現(xiàn),，將脂肪單元之間的距離保持在 1000 微米以內(nèi),，可以通過旁分泌信號(hào)促進(jìn)更好的脂肪形成，細(xì)胞通過釋放信號(hào)分子進(jìn)行交流,。

為了測(cè)試這種方法在實(shí)驗(yàn)室外是否有效,，研究團(tuán)隊(duì)將他們?cè)O(shè)計(jì)的脂肪組織與真皮模塊結(jié)合起來(lái)，制成了一種功能性皮膚替代品,，然后將植入有皮膚傷口的小鼠體內(nèi),。結(jié)果令人鼓舞。

用生物打印組織治療的傷口愈合更快,，皮膚再生更好,，組織重塑改善，血管生長(zhǎng)增加,。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試還表明,，組織影響了與皮膚細(xì)胞遷移有關(guān)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，例如 MMP2,、COL1A1,、KRT5 和 ITGB1，這有助于加快愈合過程,。

論文主要作者 Jae-Seong Lee 指出，傳統(tǒng)的脂肪移植手術(shù)通常存在存活率低的問題,，這意味著移植的脂肪細(xì)胞并不總是能存活下來(lái),。“我們的混合生物墨水可以增強(qiáng)內(nèi)分泌功能和細(xì)胞活力”,，有可能克服這些限制,。”使其成為現(xiàn)有治療方法的潛在替代方案,。

研究團(tuán)隊(duì)表示,，糖尿病足潰瘍、褥瘡和燒傷等慢性傷口的治療難度極大,，傳統(tǒng)療法往往無(wú)法治愈,。這項(xiàng)研究通過解決脂肪移植的難題和提高細(xì)胞活力，提出了一種可能的替代方案。

患有糖尿病的患者（他們的足部潰瘍和相關(guān)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)較高）和需要大面積皮膚移植的燒傷患者尤其可以從這種方法中受益,。

生物打印在皮膚再生中的作用

生物打印皮膚的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,，研究人員正在探索在醫(yī)療應(yīng)用方面的潛力。這些工程皮膚模型可用于研究疾病,、評(píng)估新療法以及研究中新的動(dòng)物試驗(yàn)替代方案,。

△T&RBiofab 已部署3D 打印技術(shù)來(lái)為一系列外科手術(shù)制造植入物。圖片來(lái)自 Biofab,。

例如,，NOVOPLASM聯(lián)盟此前曾開發(fā)出冷等離子技術(shù)，用于治療燒傷和皮膚移植感染,。同樣,，伯明翰大學(xué)和哈德斯菲爾德大學(xué)的科學(xué)家一直在開發(fā) SLAM 3D 生物打印技術(shù)，作為治療慢性傷口的潛在方法,。

此外,，太空研究人員也在研究 3D 打印皮膚在微重力環(huán)境下如何發(fā)揮作用。2022 年,，國(guó)際空間站(ISS) 上的宇航員成功利用自己的細(xì)胞制作了生物打印繃帶,，這可以為長(zhǎng)期太空任務(wù)期間的傷害治療提供一種新方法。

康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究小組設(shè)計(jì)了一種生物材料,，它與天然人體皮膚的特性非常相似,。這種生物混合復(fù)合材料由膠原蛋白和“兩性離子”水凝膠結(jié)合而成，具有更好的柔韌性,、生物相容性和柔軟度,，成為未來(lái)再生治療的有前途的材料。