愈合醫(yī)學(xué)的一大進(jìn)步！可加速傷口愈合且不留疤痕的3D打印血漿生物墨水誕生

2021年12月1日，南極熊獲悉，來自愛爾蘭RCSI醫(yī)學(xué)和健康科學(xué)大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種新型的生物墨水，可以3D打印成人體組織，用于加快人類的傷口愈合過程。

研究團(tuán)隊通過將天然血液用來修補(bǔ)組織的富血小板血漿（PRP）整合到水凝膠中，創(chuàng)造出獨特的再生支架，他們說這不僅能夠快速愈合傷口而不留下疤痕組織，而且還可以有更廣泛的外科應(yīng)用。

RCSI教授FergalO'Brien說："現(xiàn)有的文獻(xiàn)表明，雖然我們血液中已經(jīng)存在的PRP有助于傷口的愈合，但仍然可能出現(xiàn)疤痕。通過3D打印PRP到生物材料支架中，我們可以增加血管的形成，同時也避免了疤痕的形成，從而導(dǎo)致更成功的傷口愈合。這項技術(shù)有可能被用來再生不同的組織，因此對不斷發(fā)展的再生醫(yī)學(xué)、3D打印和個性化醫(yī)療市場產(chǎn)生了極大的影響。“

△該研究由RCSI醫(yī)學(xué)和健康科學(xué)大學(xué)的一個團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)，圖為RCSI醫(yī)學(xué)和健康科學(xué)大學(xué)校園內(nèi)的一座建筑。圖片來自《愛爾蘭時報》。

推進(jìn)愈合醫(yī)學(xué)的發(fā)展

作為抵御日常環(huán)境威脅的第一道防線，我們的皮膚實際上是人體中最大、最重要和最復(fù)雜的器官之一。當(dāng)這些外層受到傷害時，我們的組織如果任其自生自滅，往往能夠獨立愈合，但一些較大的傷口會導(dǎo)致疤痕或細(xì)胞不能完全再生，導(dǎo)致患者患上慢性疾病。

目前，后者往往通過清洗傷口、包扎和抗生素來治療，或者在更極端的情況下，使用皮膚移植來完全取代受損組織。然而，正如其他類型的器官捐贈一樣，天然兼容的健康皮膚可能很難找到，因此移植少量皮膚是可行的，但是在治療大面積損傷時就行不通了。

為了使這種皮膚植入物更容易獲得，科學(xué)家們繼續(xù)試驗創(chuàng)造傷口愈合組織工程支架的想法。然而，創(chuàng)建這些組織可能非常昂貴，因為需要重組生長因子來使它們充分地血管化，以便最終使用，因此它們在實踐中取得的成功有限。

因此，作為使用昂貴的、通常只有部分效果的蛋白質(zhì)進(jìn)行組織移植的替代方案，RCSI團(tuán)隊建議利用自然發(fā)生的PRP來進(jìn)行試驗。將患者的血小板直接應(yīng)用到他們自己的皮膚上會有留下疤痕的風(fēng)險，因此為了解決這個問題，科學(xué)家們已經(jīng)找到了一種新的方法，將PRP植入到一個3D打印的水凝膠支架上。

△該團(tuán)隊的PRP負(fù)載支架對小雞胚胎的影響，測試表明，該團(tuán)隊的加載PRP的支架（右）可以將細(xì)胞的血管化速度提高50%。圖片來自《Advanced Functional Materials 》雜志。

打印血小板負(fù)載的支架

為了使他們的生物工程組織成為可能，研究人員首先從當(dāng)?shù)匮獛飓@得的樣本中分離出PRP，然后將其與光引發(fā)劑和明膠混合成一種新型生物墨水。一旦準(zhǔn)備就緒，研究小組使用Allevi II系統(tǒng)將材料擠壓成支架，在此過程中沒有出現(xiàn)任何尺寸或孔隙問題，并且比純水凝膠樣品降解得更慢。

在生產(chǎn)出他們的第一個原型后，科學(xué)家們繼續(xù)評估其14天內(nèi)的生長因子釋放率，這在終端應(yīng)用中是至關(guān)重要的。在這些試驗中，發(fā)現(xiàn)這些支架釋放的物質(zhì)是純PRP的10%，其血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）分散得最快，這意味著它們可能比目前的植入物更快地實現(xiàn)血管化。

作為最后一項測試，該團(tuán)隊隨后通過將它們移植到小雞胚胎上測試了它們的傷口愈合組織，小雞胚胎經(jīng)過孵化后被打開進(jìn)行分析。與僅由水凝膠組成的移植對照樣本相比，研究人員的PRP支架將血管化進(jìn)一步提高了40%，并引發(fā)了小血管和毛細(xì)血管的產(chǎn)生。

因此，盡管科學(xué)家們承認(rèn)他們的移植物需要進(jìn)一步測試，以更好地了解宿主對植入的免疫反應(yīng)，但他們說他們的研究代表了一種 "治療復(fù)雜傷口的范式轉(zhuǎn)變方法"，這可能最終產(chǎn)生一種單階段式的傷口愈合方法。

該團(tuán)隊總結(jié)說："我們的技術(shù)在其他組織工程應(yīng)用中潛力巨大，在這些應(yīng)用中需要加強(qiáng)血管化和避免纖維化。此外，在3D打印的植入物內(nèi)使用從PRP中釋放的自體生長因子，具有很大的臨床轉(zhuǎn)化潛力，與使用重組生長因子相比，具有若干優(yōu)勢。"

△HKinno.N已與T&R Biofab合作，使用其3D生物打印技術(shù)制造人體皮膚，人造皮膚正越來越多地被用于臨床試驗中的產(chǎn)品測試。圖片來自T&R Biofab。

生物打印技術(shù)的皮膚植入潛力

雖然3D生物打印組織可能還沒有進(jìn)入手術(shù)室，但諸如此類的研究在去年已經(jīng)取得了飛躍性的發(fā)展。就在上個月，NOVOPLASM聯(lián)盟宣布它已經(jīng)開發(fā)出一種治療感染性燒傷和改善皮膚移植傷口愈合的新方法，其中結(jié)合了生物打印和冷等離子技術(shù)。

今年早些時候，賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家們也想出了一種同時修復(fù)皮膚和骨骼疾病的手段，其中兩種獨特的生物墨水可以直接在傷口部位進(jìn)行生物打印。利用他們的方法，該團(tuán)隊已經(jīng)能夠在一次測試過程中快速修復(fù)大鼠模型的頭骨和皮膚上的一個洞。

同樣，在護(hù)膚品市場，韓國制藥公司HK inno.N等已經(jīng)開發(fā)了自己的3D打印皮膚模型，以測試自體免疫和皮膚疾病藥物。該公司與生物打印專家T&RBiofab合作，公布了利用其人造組織對皮膚病藥物的療效進(jìn)行深入研究的計劃，然后再投放市場。

研究人員的發(fā)現(xiàn)詳見他們的論文，題為 "3D PrintedScaffolds Incorporated with Platelet-Rich Plasma Show Enhanced AngiogenicPotential while not Inducing Fibrosis "。這項研究的共同作者是RitaI. R. Ibanez, Ronaldo J. F. C. do Amaral, Christopher R. Simpson, Sarah M.Casey, Rui L. Reis, Alexandra P. Marques, Ciara M. Murphy 和 Fergal J. O'Brien共同撰寫。

相關(guān)論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/ ... 09915?saml_referrer