3D生物打印新技術(shù)——懸浮層增材制造，為治愈深度皮膚損傷帶來(lái)福音

導(dǎo)讀：皮膚作為人體的最大器官，也是我們健康的第一道防線。針對(duì)于燒傷，深傷口和不愈合的傷口都可能構(gòu)成巨大威脅，需要立即進(jìn)行治療。治愈嚴(yán)重皮膚損傷的最佳方法是通過(guò)移植，但必須有健康供體提供皮膚，這對(duì)于急需移植的患者無(wú)疑是一大難題。3D生物打印新技術(shù)的出現(xiàn)，為解決這個(gè)問(wèn)題帶來(lái)了希望，它能夠幫助醫(yī)生為患者制造合適的替代移植物。

2022年1月7日，南極熊獲悉，來(lái)自英國(guó)伯明翰大學(xué)和哈德斯菲爾德大學(xué)的研究人員就開(kāi)發(fā)了一種新的3D生物打印技術(shù)，可用于治療慢性皮膚損傷。該方法被命名為懸浮層增材制造（SLAM），能夠打印出一種新型生物材料，準(zhǔn)確地模擬哺乳動(dòng)物的皮膚結(jié)構(gòu)。

事實(shí)上，根據(jù)研究人員的說(shuō)法，這種生物材料是第一個(gè)模擬皮膚中所有三個(gè)主要層次的生物材料——皮下組織層、真皮層和表皮層，使其成為一種獨(dú)特的三層皮膚等效物。早期的實(shí)驗(yàn)表明，3D生物打印的皮膚可以放置在傷口的位置，以誘導(dǎo)愈合，在此過(guò)程中減少疤痕組織。

△懸浮層增材制造（SLAM）。圖片來(lái)自伯明翰大學(xué)。

深入三層皮膚的治療

雖然我們的皮膚非常善于愈合表面的傷口，但更深的慢性傷口的修復(fù)往往是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)。這是因?yàn)槲覀兊钠つw實(shí)際上由三個(gè)不同的層組成，而頂層往往比底層愈合得更快，導(dǎo)致較深的傷口有時(shí)會(huì)自行塌陷。其結(jié)果是疤痕組織和正常皮膚功能的減少。

一段時(shí)間以來(lái)，醫(yī)學(xué)研究人員一直試圖開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確的皮膚替代品，但英國(guó)研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)，這些皮膚模型沒(méi)有一個(gè)能夠同時(shí)模擬真實(shí)事物的化學(xué)和機(jī)械特性。問(wèn)題出在哪里？模仿三層結(jié)構(gòu)已被證明是困難的，因?yàn)槊恳粚拥奶匦远加泻艽蟮牟煌��?/div>

"皮膚實(shí)際上有三種不同的細(xì)胞類型，它們都以不同的速度生長(zhǎng)，"該研究的共同作者Alan Smith解釋說(shuō)。"如果你試圖生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)，它可能非常難以提供每個(gè)不同層的要求。"

△皮下層、真皮層和表皮層。圖片來(lái)自伯明翰大學(xué)。

懸浮層增材制造——SLAM

為了更好地模仿皮膚的自然結(jié)構(gòu)，研究人員采用了SLAM技術(shù)。這種生物打印技術(shù)涉及將生物材料層懸浮在凝膠中，在那里它們可以被排列和堆疊成條狀，同時(shí)保持其形成。在本研究中，研究人員將皮下組織、真皮和表皮細(xì)胞沉積到支持性凝膠中，然后將凝膠洗掉，只留下分層的皮膚當(dāng)量。

為了測(cè)試打印的皮膚貼片，研究小組隨后在豬皮樣本上切了一個(gè)洞，用打印的皮膚等價(jià)物填充該洞。整個(gè)模型被培養(yǎng)了兩個(gè)星期，研究人員實(shí)際上觀察到了傷口修復(fù)的跡象。

該研究的共同作者Liam Grover補(bǔ)充說(shuō)："我們使用了一種染色劑，使我們能夠量化我們?cè)谠�始材料和組織之間得到的整合。即使在很短的時(shí)間內(nèi)，我們也能夠證明實(shí)驗(yàn)皮膚確實(shí)完成了一些整合。"

盡管由于愈合過(guò)程比模型允許的時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致研究團(tuán)隊(duì)無(wú)法完全評(píng)估3D打印皮膚替代品的功效，但初步結(jié)果確實(shí)展現(xiàn)出非常大的應(yīng)用希望。英國(guó)研究人員現(xiàn)在打算使用更強(qiáng)大的慢性傷口模型進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)查，最終目標(biāo)是3D打印能夠愈合真實(shí)人類皮膚的三層皮膚替代品。

△3D生物打印的皮膚（左）。圖片來(lái)自伯明翰大學(xué)。

該研究的更多細(xì)節(jié)可以在題為 "A suspended layeradditive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skinequivalents"的論文中找到。

相關(guān)論文鏈接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0061361

生物打印領(lǐng)域是一個(gè)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)域，從再生醫(yī)學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)到食品都有應(yīng)用。就在最近，生物技術(shù)公司Prellis Biologics宣布建立了一個(gè)基于3D生物打印的新型抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)。該公司的平臺(tái)實(shí)際上是一個(gè)在培養(yǎng)皿中運(yùn)作的免疫系統(tǒng)，能夠再現(xiàn)人類細(xì)胞間的相互作用和免疫反應(yīng)，使其成為進(jìn)行疾病治療研發(fā)的理想選擇。

在其他地方，再生醫(yī)學(xué)公司CTIBIOTECH最近開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的3D生物打印平臺(tái)，為結(jié)直腸癌患者提供個(gè)性化的藥物。該平臺(tái)是與普羅夫迪夫醫(yī)科大學(xué)和保加利亞的UMHAT-歐洲醫(yī)院合作開(kāi)發(fā)的，能夠生產(chǎn)出具有成本效益和可重復(fù)的人類結(jié)腸癌疾病模型，也可用于化療篩選。