湖南大學(xué)：使用3D打印纖維支架復(fù)合干細(xì)胞實(shí)現(xiàn)皮膚再生

供稿人:姜楠，賀健康

皮膚是人體最大的器官。作為外部環(huán)境的屏障，皮膚對(duì)于個(gè)體生存起到至關(guān)重要的作用。皮膚損傷在日常生活中很常見，損傷的修復(fù)不僅需要及時(shí)止血，而且還要恢復(fù)皮膚功能。然而皮膚的自然修復(fù)難以實(shí)現(xiàn)與原組織結(jié)構(gòu)和功能類似的完美再生，因此需要新的方法來輔助皮膚再生。

近日，來自湖南大學(xué)生物學(xué)院的研究者們使用生物3D打印方法構(gòu)建了一種組織工程皮膚用于實(shí)現(xiàn)皮膚組織的再生。該組織工程皮膚由聚已內(nèi)酯（PCL）和細(xì)菌纖維素構(gòu)成，具有良好的生物相容性。脂肪來源間充質(zhì)干細(xì)胞被種植在支架上。并將這種細(xì)胞支架復(fù)合體植入在小鼠皮膚缺損，觀察其在皮膚修復(fù)過程中的重要作用（圖1）。

圖1 使用細(xì)胞復(fù)合3D打印組織工程支架修復(fù)皮膚缺損

研究者首先觀察了這種支架的生物相容性。研究結(jié)果證實(shí)，該支架無細(xì)胞毒性，細(xì)胞粘附在支架上，并在植入一天后開始增殖。細(xì)胞植入三天后，支架被細(xì)胞完全覆蓋，細(xì)胞的存活率達(dá)到99%。細(xì)胞的排列方式與打印纖維的方向平行。且隨著時(shí)間變化，細(xì)胞逐漸滲透到支架內(nèi)部。（圖2）。

圖2 細(xì)胞在支架上的生長遷移情況（a-c 細(xì)胞死活染色；d-f 細(xì)胞在培養(yǎng)皿表面生長3天；g-i 細(xì)胞在支架表面生長3天；j-k 細(xì)胞培養(yǎng)3天后定向性分析；l-n 細(xì)胞培養(yǎng)3天后滲透情況）

為了驗(yàn)證這種組織工程皮膚對(duì)皮膚缺損的修復(fù)作用，研究者在小鼠在小鼠皮膚表面制造圓形缺損，并用這種復(fù)合了細(xì)胞的組織工程支架進(jìn)行修復(fù)。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于不修復(fù)或者無細(xì)胞支架修復(fù)，復(fù)合了細(xì)胞的組織工程支架可以加速皮膚缺損修復(fù)。實(shí)驗(yàn)組在第14天就實(shí)現(xiàn)了傷口閉合，且在第10天時(shí)，傷口愈合面積達(dá)到95%，高于無細(xì)胞組的75%和不修復(fù)組的58%，總之，復(fù)合了細(xì)胞的組織工程支架可以加速傷口愈合，且外觀更接近與自然皮膚，證實(shí)該支架具有促進(jìn)皮膚修復(fù)的作用（圖3）。

圖3 組織工程支架修復(fù)皮膚缺損 （a 使用不同方法修復(fù)小鼠皮膚缺損；b 皮膚缺損愈合模擬圖； c 皮膚缺損愈合定量）

這種新型細(xì)胞復(fù)合組織工程支架的出現(xiàn)為組織工程皮膚促進(jìn)皮膚修復(fù)的研究提供了新的思路。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，該材料必將應(yīng)用于臨床使更多的皮膚損傷患者可以盡早康復(fù)。

參考文獻(xiàn)：
Huang, R., J. Wang, H. Chen, X. Shi, X. Wang, Y. Zhu, and Z. Tan, The topography of fibrous scaffolds modulates the paracrine function of Ad-MSCs in the regeneration of skin tissues. Biomaterials science, 2019. 7(10): p. 4248-4259.

供稿人:姜楠，賀健康
供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室