中山大學(xué)：一種有效的深度燒傷創(chuàng)面愈合方法—3D打印雙層皮膚替代物（DLS）

來(lái)源： EFL生物3D打印與生物制造

燒傷每年嚴(yán)重影響約 1100 萬(wàn)人的身心健康，相比淺表燒傷，深度燒傷在感染后通常會(huì)損害皮膚細(xì)胞功能，導(dǎo)致過(guò)度炎癥和因水分不足而形成的膠原蛋白異常沉積。此外，深度燒傷傷口暴露在空氣中也是治療的一大挑戰(zhàn)。缺水會(huì)導(dǎo)致持續(xù)不平衡的炎癥反應(yīng)，以及過(guò)多的 ECM 沉積，這是病理性疤痕形成的原因，這些并發(fā)癥可能會(huì)導(dǎo)致皮膚愈合延遲、不愈合、甚至毀容。管理不平衡的傷口水合微環(huán)境（阻礙燒傷傷口無(wú)疤痕愈合）仍然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

近日，中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院燒傷外科陳蕾等團(tuán)隊(duì)介紹了一種有效的深度燒傷創(chuàng)面愈合方法—3D打印雙層皮膚替代物（DLS），利用EFL投影式光固化生物3D打印機(jī)（EFL-BP8600）及烯類偶聯(lián)水凝膠熒光染料（EFL-DYE-UF-ENE-B）制作了上層為SFMA/GelMA生物墨水，下層為HAMA/GelMA生物墨水作為主要形式的新型雙層水凝膠 (DLH)，適合批量生產(chǎn)和燒傷搶救臨床應(yīng)用。相關(guān)工作“Approaches to scarless burn wound healing: application of 3D printed skin substitutes with dual properties of anti-infection and balancing wound hydration levels”發(fā)表于柳葉刀子刊《eBioMedicine》（中科院醫(yī)學(xué)1區(qū)，最新IF 9.7），具備良好的前景。

圖1 用于無(wú)瘢痕燒傷創(chuàng)面愈合的3D打印皮膚替代品的設(shè)計(jì)策略

大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌引起的傷口感染在燒傷患者中很常見，這顯著增加了死亡率，需要緊急醫(yī)療干預(yù)。為了對(duì)抗感染，銅-表沒食子兒茶素沒食子酸酯 (Cu-EGCG) 被加入到下層生物墨水中，為探究Cu-EGCG的體外抗菌特性，對(duì)上述菌株進(jìn)行了固體瓊脂平板檢測(cè)。體外實(shí)驗(yàn)表明，加入50μg/mL Cu-EGCG顯著降低了三種菌株的菌落形成單位（CFU）。   

圖2 生物相容性和抗菌活性評(píng)估

巨噬細(xì)胞在傷口愈合過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，在傷口愈合的后期，M1 型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位，可導(dǎo)致慢性炎癥、傷口愈合延遲或疤痕形成增多。為了確定DLS中Cu-EGCG的最佳比例，將Cu-EGCG分別以0、25、50、100、200 μg/mL (LLH/Cu0、LLH/ Cu25、LLH/Cu50、LLH/Cu100、LLH/Cu200)的濃度加入GelMA/HAMA中。與對(duì)照組 (47.16 ± 4.5%) 和 LLH/Cu0 組 (41.30 ± 3.2%) 相比，LLH/Cu100 組 (25.91 ± 1.0%) 中的 M1 巨噬細(xì)胞 (iNOS+) 顯著減少。這些發(fā)現(xiàn)共同表明 DLS具備優(yōu)異的體內(nèi)抗炎抗菌潛力。   

圖3 抗炎和血管生成作用的評(píng)估

為了進(jìn)一步評(píng)估 DLS 的安全性和治療效果，研究人員使用燒傷感染性 SD 大鼠進(jìn)行了探索。在第 3 天，DLS（38.24±8.06%）顯示出比紗布（3.07±3.36%）更大的愈合面積，并表現(xiàn)出加速的愈合動(dòng)力學(xué)。此外，DLS組顯示出與正常皮膚相似的真皮厚度，進(jìn)一步證實(shí)了 DLS 可以加速感染性燒傷傷口的愈合過(guò)程，并在重塑階段促進(jìn)真皮和表皮的有效再生。   

圖4 燒傷創(chuàng)面?zhèn)�口愈合效�?/div>

為了應(yīng)對(duì)傷口脫水引起的疤痕形成，研究人員進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種雙層人工皮膚，以表皮細(xì)胞封裝在上層水凝膠 (ULH) 中， LLH/Cu100 作為下層，整個(gè)結(jié)構(gòu)被命名為為 DLS/c。將 DLS/c 應(yīng)用于 SD 大鼠的燒傷傷口模型，與紗布和 DLS 相比，DLS/c 中 AQP3 和 FLG 的相對(duì)表達(dá)更高，這些結(jié)果表明 DLS/c 表現(xiàn)出最有效的皮膚水分恢復(fù)效果。

總體而言，這些近似生理性創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程，重建燒傷創(chuàng)面皮膚水合屏障，減輕炎癥反應(yīng)，對(duì)解決燒傷創(chuàng)面及瘢痕形成難題具有重要的臨床價(jià)值。          文章來(lái)源：https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2024.105258