3D打印皮肤闭合伤口并含有毛囊前体

研究人员最近利用临床采购的人体组织中的脂肪细胞和支撑结构来精确纠正大鼠的损伤，他们表示，脂肪组织是3D打印分层活皮肤和潜在毛囊的关键。这一进展可能会对面部重建手术甚至人类毛发生长治疗产生影响

该团队的研究结果于3月1日发表在《生物活性材料》杂志上。今年2月，美国专利商标局授予该团队在本研究中开发和使用的生物打印技术专利

宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学、生物医学工程和神经外科教授Ibrahim T.Ozbolat说：“修复面部或头部损伤或疾病的重建手术通常不完美，会导致疤痕或永久性脱发。”，领导了这项工作的国际合作。

“通过这项工作，我们展示了生物打印的全厚皮肤，有可能在大鼠身上长出毛发。这离在人类身上实现更自然、更美观的头部和面部重建又近了一步。”，Ozbolat和他的团队是第一个在手术中打印多个皮肤层（包括最底层或皮下组织）的完整活体系统的人。研究人员表示，“术中”指的是在手术过程中打印组织的能力，这意味着这种方法可以用于更即时、无缝地修复受损皮肤

顶层——作为可见皮肤的表皮——在中间层的支撑下形成，因此不需要打印。皮下组织由结缔组织和脂肪组成，为头骨提供结构和支撑

Ozbolat说：“皮下组织直接参与干细胞变胖的过程。”。“这一过程对包括伤口愈合在内的几个重要过程至关重要。它在毛囊循环中也有作用，特别是在促进头发生长方面。”

研究人员从宾夕法尼亚州立健康米尔顿·S·好时医疗中心接受手术的患者身上获得的人体脂肪组织开始。合作者Dino J.Ravnic是宾夕法尼亚州立医学院整形外科的外科副教授，他领导他的实验室获得了用于提取细胞外基质的脂肪，以制造生物墨水的一种成分。细胞外基质是为组织提供结构和稳定性的分子和蛋白质网络

Ravnic的团队还从脂肪组织中获得了干细胞，如果提供正确的环境，干细胞有潜力成熟为几种不同的细胞类型，以制造另一种生物墨水成分。每种成分都被装入生物打印机的三个隔间中的一个。第三个隔间充满了凝血溶液，帮助其他成分正确地结合到受伤部位

Ozbolat说：“这三个隔间使我们能够精确控制基质纤维蛋白原混合物和干细胞。”。“我们直接打印到损伤部位，目标是形成皮下组织，这有助于伤口愈合、毛囊生成、温度调节等。”

他们同时实现了皮下和真皮层，表皮在两周内自行形成

Ozbolat说：“我们在大鼠身上进行了三组研究，以更好地了解脂肪基质的作用，我们发现基质和干细胞的共同递送对皮下组织的形成至关重要。”。“它不仅对细胞或基质有效，而且必须同时有效。”

他们还发现，皮下组织中含有向下生长的物质，即早期毛囊形成的初始阶段。研究人员表示，虽然脂肪细胞对毛囊的细胞结构没有直接贡献，但它们参与了毛囊的调节和维持

Ozbolat说：“在我们的实验中，脂肪细胞可能改变了细胞外基质，使其更支持向下生长的形成。”。“我们正在努力推进这一点，使毛囊以可控的密度、方向性和生长成熟。”

Ozbolat表示，在受伤或患病的创伤部位精确生长头发的能力可能会限制自然重建手术的出现。他说，这项工作提供了一条“充满希望的前进之路”，尤其是与他实验室的其他项目相结合，这些项目涉及打印骨骼和研究如何匹配各种肤色的色素沉着

Ozbolat说：“我们相信这可以应用于皮肤科、毛发移植、整形和重建手术——它可以带来更美观的结果。”

“凭借全自动生物打印能力和临床级的兼容材料，这项技术可能会对精确重建皮肤的临床转化产生重大影响。”