• 科學(xué)家們成功地培育出了人手形狀的新皮膚，這種皮膚也比標(biāo)準(zhǔn)的工程皮膚移植物更堅(jiān)固。
• 這項(xiàng)新技術(shù)有潛力幫助治愈燒傷和復(fù)雜身體部位的其他損傷，同時(shí)減少創(chuàng)傷和疤痕。

皮膚移植對(duì)于燒傷和其他廣泛的皮膚損傷是一種重要的治療方法。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，生物工程的進(jìn)步使研究人員能夠在實(shí)驗(yàn)室中培育新的皮膚片段。這種人工培育的移植相比于從身體其他部位移植皮膚對(duì)患者來(lái)說(shuō)更為輕創(chuàng)。

迄今為止，現(xiàn)有的技術(shù)只允許這樣的皮膚片段以繃帶的形狀生產(chǎn)，如平面矩形或圓形。這些形狀在覆蓋身體平坦表面的傷口上表現(xiàn)良好，比如背部。但是，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)如手部或面部使用它們需要大量的切割和縫合，這可能導(dǎo)致?lián)p傷和疤痕。

哥倫比亞大學(xué)的Hasan Erbil Abaci博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)一直致力于研究制作復(fù)雜部位形狀的立體工程皮膚的方法。這樣的定制移植物然后可以完整地移植，只需最少的縫合。在一項(xiàng)新研究中，該團(tuán)隊(duì)使用人手和小鼠后肢的模型測(cè)試了他們的皮膚培養(yǎng)系統(tǒng)。研究結(jié)果于2023年1月27日發(fā)表在《Science Advances》上。

一種用于移植的生物工程人體皮膚手套。Alberto Pappalardo 和 Hasan Erbil Abaci / 哥倫比亞大學(xué)瓦格洛斯內(nèi)外科醫(yī)學(xué)院

這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程始于對(duì)身體部位的掃描，然后在那個(gè)形狀上3D打印一個(gè)生物相容的支架。這些支架包括通道，允許在皮膚發(fā)育的不同階段注入不同的培養(yǎng)液。支架的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成以一種逐步模仿自然皮膚形成的方式，支持各種類型的皮膚細(xì)胞的生長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)約一個(gè)月的孵育，通過(guò)順序步驟鼓勵(lì)不同層次的細(xì)胞生長(zhǎng)后，研究人員分析了工程皮膚。他們發(fā)現(xiàn)移植物覆蓋有一層均勻的外皮細(xì)胞。

與標(biāo)準(zhǔn)的平面培養(yǎng)移植物相比，立體培養(yǎng)的皮膚對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力更具抵抗力。進(jìn)一步的分析顯示，立體培養(yǎng)具有較高水平的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，這是在成熟皮膚中找到的支持性蛋白。

移植皮膚的成功還取決于良好的血液供應(yīng)。當(dāng)研究人員在他們的立體移植物中添加了能夠長(zhǎng)成新血管的細(xì)胞時(shí)，他們觀察到新的血管樣結(jié)構(gòu)開(kāi)始形成。隨著時(shí)間的推移，新的血管向新皮膚的表面生長(zhǎng)。

為了測(cè)試他們的移植物在實(shí)際場(chǎng)景中修復(fù)的能力，研究團(tuán)隊(duì)在小鼠后肢的皮膚形狀中培育了3D移植物。將這些現(xiàn)成的移植物移植到受傷的小鼠腿上不到10分鐘。小鼠在四周內(nèi)恢復(fù)了腿部的完全功能。

Abaci博士表示：“可以作為‘生物衣物’植入的三維皮膚結(jié)構(gòu)將具有許多優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/engineering-skin-grafts-complex-body-parts

編輯：王洪

排版：李麗