美国壬色列理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)研究人员研发出利用3D打印制作带有血管的人造皮肤世界上毒液最毒的10大动物)技术。这个研究有助于制造出更像人体皮肤的移植物。


科学家利用3D打印制造带有血管的人造皮肤


先前技术缺陷

领导该研究的邦凯·卡兰德教授(Pankaj Karande)表示:「目前皮肤移植的临床聊上,充其量就像是OK 蹦一样。它们能加速伤口的愈合,但最终会脱落,而不会与患者抗反转录病毒疗法结合基因编辑技术,成功根除实验鼠体内的爱滋病毒)的皮肤细胞结合在一起。」

无法与患者细胞结合的主要障碍是,移植用的人造皮肤中缺少能运作的血管系统。卡兰德教授花了多年来研究这个问题,他曾经在2013 年发表过相关研究的论文。在该研究中,研究人员发现可以将两种人类活体细胞制作成「生物墨水」(bio-ink),并将其打印成类似皮肤的结构。自从那时开始,卡兰德教授与他的团队就一直与耶鲁医学院(Yale School of Medicine)的研究人员合作开发血管系统(vasculature)。

与患者血管连结

此研究中,研究人员表示,若他们加入关键原料:包括排列在血管内部的人类内皮细胞(endothelial cells)、以及包覆在内皮细胞周围的周细胞(pericyte cells),与动物胶原蛋白及其他出现于移植皮肤的结构细胞时,细胞彼此之间会开始运作,并在几周之内形成生物相关的血管结构。

卡兰德教授表示:「作为致力于重建生物学结构的工程师,我们了解生物系统远比实验室的简单系统更为复杂。而我们惊讶地发现,当我们开始趋近这种复杂度时,生物就会开始接管,并逐渐形成自然界的生物结构。」

耶鲁研究团队将上述带有血管的人造皮肤移植到老鼠身上,人造皮肤上的血管就开始运作,并与老鼠身上的血管进行连结。卡兰德教授表示:「此结果非常重要,因为我们知道有血液及营养成分输入至人造皮肤,让人造皮肤得以生存。」

为了让该研究能使用于临床上,研究人员必须能使用例如CRISPR 的技术瘫痪男子用脑波控制外骨骼系统,重新站立行走)来编辑捐赠者细胞,以使得血管能与病患的身体整合而不会产生排斥作用。卡兰德教授表示:「虽然我们仍未到那个阶段,但我们已经更接近了。」

未来应用

壬色列理工学院生医工程系系主任狄帕克·瓦希斯(Deepak Vashishth)表示:「这个重大进展凸显了3D 生物打印应用于精密医学领域的巨大潜力,可以应用于特定的情况,甚至最终针对个人订制解决方案。此研究是壬色列理工学院的工程师如何解决关于人类健康问题的完美实例。」

卡兰德教授表示,仍需要进行更多的研究来解决与烧烫伤患者有关的挑战,这些患者丧失神经及血管的末端。但是这种人造皮肤,让许多需进行植皮的病患有机会被治愈,包含糖尿病或有褥疮的患者。卡兰德教授表示:「对那些病人来说,我们的人造皮肤会是完美的,因为褥疮通常会出现在身体的特定部位上,并且可以用较小的皮肤块来解决。此外,糖尿病患的伤口愈合较缓慢,这种人造皮肤也能加速复原的过程。」