可注射式"皮肤填充剂"可实现烧伤无痕愈合

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。