美國維克森林大學：3D打印全層皮膚

供稿人:焦天，連芩
供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

皮膚作為人體最大的器官和屏障，有著隔離外部病菌、防止水分流失、排泄汗液等重要的作用。全球每年因火災、地震、車禍等原因造成了大量的皮膚損傷患者，其中僅燒傷就達1100萬人。面對大面積皮膚損傷，自體皮膚移植面臨供移植皮膚不足和對患者的二次傷害問題，異體皮膚移植又存在免疫排斥。皮膚3D打印技術的出現(xiàn)為治療大面積皮膚損傷提供了希望。

美國維克森林大學Anthony Atala教授的團隊一直致力于皮膚打印的研究。該課題組最近發(fā)表了一篇關于修復全層皮膚損傷的論文，課題組將打印的皮膚移植到裸鼠背部的全層皮膚損傷部位，不僅加速了傷口的閉合，而且在移植的皮膚內部觀察到了新的血管生成。

圖1 擠出打印全層皮膚

課題組針對皮膚的表皮層、真皮層和皮下組織分別制作了細胞墨水，三種墨水均采用纖維蛋白原、明膠、甘油和透明質酸的混合溶液作為細胞外基質溶液，在細胞外基質溶液中加入角質細胞和生黑色素細胞作為表皮層墨水，細胞外基質溶液中加入成纖維細胞、毛囊真皮乳頭細胞和微血管內皮細胞作為真皮層墨水，細胞外基質溶液中加入前脂肪細胞作為皮下組織的打印墨水。課題組使用多噴頭擠出式打印機打印了包含表皮層、真皮層和皮下組織的全層皮膚（圖1所示），培養(yǎng)四天后移植到裸鼠背部。

通過對比打印的皮膚、打印的水凝膠（不含細胞）和未處理組的修復效果，見圖2。結果表明打印的皮膚有利于傷口的閉合，同時促進皮膚的上皮形成，形成了與人體皮膚相似的皮膚。課題組提出的皮膚3D打印方法將有望用于大面積全層皮膚損傷的治療，解決臨床上供移植皮膚短缺的問題。

圖2 移植后21天裸鼠皮膚修復情況和H&E染色結果

參考文獻：
Adam M Jorgensen, Mathew Varkey, Anastasiya Gorkun, et al. Bioprinted Skin Recapitulates Normal Collagen Remodeling in Full-thickness Wounds [J]. Tissue engineering. Part A, 2019