3D打印出帶血管「活皮膚」

April 26, 2021

皮膚的覆蓋面積廣泛,而且是最容易受損。一旦皮膚遭受大面積的損傷,例如嚴重燒傷,存在於空氣中的細菌及病毒,就容易乘虛而入,造成其他器官受感染,引起併發症甚至死亡,大大降低傷患的存活率。就算最終能夠生存,由於缺乏生理屏障,容易受病菌攻擊,造成傷口潰瘍;而目前的植皮手術,需要從患者剩下的健康皮膚中做培殖,會進一步加重他們的痛苦。

3D打印皮膚之技術,則有望更快為患者提供保護。目前,各地醫學團隊已着手發展,透過混合生物聚合物、角質形成細胞及纖維細胞等「3D物料」,打印出「人造皮膚」,部分科研人員更加入黑色素細胞,開發出不同膚色的皮膚。部分發展3D打印皮膚的團隊,則希望用作取代目前化妝產品行業中,利用動物皮膚進行的測試,減低企業面對的道德風險。

而美國最新的3D打印皮膚技術,甚至連皮膚下的血管也能夠打印出來。美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)科研人員表示,目前的皮膚移植手術中,其功能與繃帶相似,只能加速傷口的癒合,但人造皮膚缺乏能夠有效運作的血管系統,致養份未能送到皮膚細胞中,故最終會凋亡脫落。為3D打印的皮膚細胞能夠生長出血管,研究人員加入關鍵原料,包括排列在血管內部的人類內皮細胞(endothelial cells),以及包圍着內皮細胞周圍的周細胞(pericyte cells)。這兩種細胞與動物膠原蛋白及其他出現於移植皮膚的結構細胞相遇時,就會開始運作,並在幾周內形成血管結構。

這項創新技術能夠在臨床上使用,仍須更多突破,例如須使用例如CRISPR基因剪切技術來編輯捐贈者細胞,令血管與病患的身體結合而不會產生排斥。大面積深度燒傷的患者情況將更複雜,他們喪失神經及血管的末端,人造皮膚須加入更多不同種類的細胞材料,需作更多研究。

有望治療糖尿病和褥瘡患者

不過,目前而言,這種人造皮膚已具一定功能,能夠讓過去需進行植皮手術的糖尿病或褥瘡患者,有機會被治癒。褥瘡通常出現在特定部位,可以用較小的皮膚解決;糖尿病患者傷口痊癒較慢,人造皮膚可加速復原過程。

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