釜山國立大學(xué)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，韓國釜山國立大學(xué)（PNU）的研究人員開發(fā)了一種3D打印脂肪組織的技術(shù)，可以用于加速皮膚傷口愈合，并為慢性損傷和燒傷患者提供潛在的治療方案。這項(xiàng)研究的成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上，詳細(xì)探討了如何通過模仿脂肪細(xì)胞的自然特性來支持皮膚的再生過程。

△相關(guān)研究題目為“3D生物打印輔助組織組裝內(nèi)分泌脂肪單元以增強(qiáng)皮膚再生”（傳送門）

通常，人們認(rèn)為脂肪僅是身體儲存能量的部位，但實(shí)際上，脂肪組織在身體恢復(fù)過程中扮演著重要角色。脂肪能夠釋放信號分子，促進(jìn)組織修復(fù)，因此它對于身體的恢復(fù)過程至關(guān)重要。然而，在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)制脂肪組織一直具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的培養(yǎng)方法往往不能維持脂肪細(xì)胞的正常功能。

一個主要的難題在于，前脂肪細(xì)胞（即那些最終會分化成成熟脂肪細(xì)胞的細(xì)胞）傾向于擴(kuò)散，而不是形成能夠有效工作的脂質(zhì)滴。為了克服這一難題，由助理教授Byoung Soo Kim領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種特殊的生物墨水，為脂肪細(xì)胞提供了適宜的發(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

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，同時促進(jìn)它們成熟為完全形成的脂肪細(xì)胞。

為了確保工程脂肪細(xì)胞的正常功能，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞直徑必須小于600微米，以確保它們能夠獲得足夠的氧氣和營養(yǎng)。此外，將脂肪單元之間的距離保持在1000微米以內(nèi)，可以促進(jìn)通過旁分泌信號的脂肪形成，因?yàn)榧?xì)胞通過釋放信號分子進(jìn)行交流。

△構(gòu)建生物打印脂肪工作流程概述和所提方法的關(guān)鍵亮點(diǎn)

為了驗(yàn)證這一方法的臨床潛力，研究人員將設(shè)計(jì)的脂肪組織與真皮模塊結(jié)合，制造出一種功能性皮膚替代品，并將它植入皮膚傷口的小鼠模型中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是積極的：使用生物打印組織治療的傷口顯示出更快的愈合速度、更佳的皮膚再生、改善的組織重塑以及增加的血管生長。實(shí)驗(yàn)室測試還表明，該組織影響了與皮膚細(xì)胞遷移相關(guān)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，如MMP2、COL1A1、KRT5和ITGB1，這些蛋白有助于加速愈合過程。

△利用3D打印技術(shù)評估脂肪模塊旁分泌信號對傷口愈合的作用

主要作者Jae-Seong Lee指出，傳統(tǒng)的脂肪移植手術(shù)通常面臨存活率低的問題，而他們的混合生物墨水通過增強(qiáng)內(nèi)分泌功能和細(xì)胞活力，有可能克服這些限制，成為現(xiàn)有治療方法的潛在替代方案。

這種生物墨水可以支持脂肪細(xì)胞的生長和成熟，保持它們結(jié)構(gòu)的完整性并促進(jìn)功能發(fā)展，這對于加速傷口愈合和組織修復(fù)至關(guān)重要。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。