瑞典科学家开发出突破性的"注射器皮肤"——一种装载活细胞的凝胶，可直接敷于伤口或通过3D打印制成皮肤移植物。该创新旨在帮助人体构建功能性真皮层而非瘢痕组织，其原理是将明胶微珠上的成纤维细胞与透明质酸凝胶通过点击化学结合。与此同时，该团队还研发出弹性水凝胶细丝，可形成输送液体的微米级通道，为人工组织和类器官发育开辟了新路径。
只要拥有健康的皮肤，我们通常不会过多关注它。然而，当遭受严重创伤或其他损伤时，皮肤作为身体抵御外界侵害的屏障作用便显而易见。因此，在严重烧伤后帮助身体修复皮肤屏障可能关乎生死。
大面积烧伤通常采用移植皮肤表层（表皮）的薄层进行治疗。表皮主要由单一细胞类型构成。仅移植这部分皮肤会导致严重疤痕形成。
表皮下方存在更厚且更复杂的皮肤层，称为真皮。真皮含有血管、神经、毛囊以及维持皮肤功能和弹性所需的其他结构。然而，同时移植真皮层的情况较为罕见，因为该手术会形成与待愈合创面同等大小的新伤口。
技术关键在于创造能形成功能性真皮而非疤痕组织的新皮肤。
"真皮结构极其复杂，我们无法在实验室培育。甚至其全部组成成分尚未完全明确。正因如此，我们与许多同行认为，或许可以移植基础构建模块，让身体自行生成真皮，"瑞典灾难医学与创伤学中心研究员、林雪平大学整形外科副教授约翰·容克表示。他领导了这项发表于《Advanced Healthcare Materials》的研究。
真皮层中最常见的细胞类型——结缔组织细胞（即成纤维细胞）易于从体内提取并在实验室培养。成纤维细胞还具有根据需求分化为更特化细胞类型的优势。研究人员通过让细胞在微小的多孔明胶微珠（一种与皮肤胶原蛋白相似的物质）上生长来构建支架。但将含有这些微珠的液体直接倾注于伤口将无法固定。
研究团队的解决方案是将明胶微珠与由另一种人体固有物质——透明质酸构成的凝胶混合。微珠与凝胶混合后通过点击化学进行交联。最终产物是一种凝胶，简而言之可称为"注射器中的皮肤"。
"这种凝胶具有特殊性质：在轻微压力下会液化。例如可通过注射器将其施用于伤口，一旦涂抹完毕即恢复凝胶状态。这也使得包含细胞的凝胶可用于3D打印，"林雪平大学分子物理学教授丹尼尔·艾利解释道，他与约翰·容克共同领导了本研究。
在当前研究中，研究人员3D打印了小型圆盘并植入小鼠皮下。结果表明该技术具备以下潜力：通过微小的皮肤活检样本培养患者自身细胞，随后将其3D打印成移植物并应用于创面。
"我们观察到细胞存活，且明确证实它们分泌了构建新真皮所需的各种物质。此外，移植物内形成了血管，这对组织在体内存活至关重要。我们认为该材料极具前景，"约翰·容克表示。
血管是各类工程化类组织材料应用的核心。科学家可在三维材料中培养细胞，用于构建类器官（即微型器官）。但这些组织模型存在瓶颈：缺乏运输氧气和营养物质的血管。这意味着结构尺寸存在上限，超过该限度中心区域的细胞将因缺氧和营养匮乏而死亡。
林雪平大学研究人员可能距解决血管供应问题更近一步。在同样发表于《Advanced Healthcare Materials》的另一篇论文中，研究团队描述了一种由98%含水量材料（即水凝胶）制造纤维的方法。
"水凝胶纤维具有良好弹性，可进行打结操作。我们还证明其可成型为微管，用于液体灌注或培养血管细胞，"丹尼尔·艾利说明。
这些微管（研究人员亦称其为可灌注通道）为血管发育（例如用于类器官）开辟了新途径。
哥德堡萨尔格伦斯卡大学医院整形外科教授拉斯·科尔比也参与了该项目。研究获得了埃尔林-佩尔松基金会、欧洲研究理事会（ERC）、瑞典研究委员会及克努特和爱丽丝·瓦伦堡基金会等机构的资助。