湖南大學:使用3D打印纖維支架復合干細胞實現皮膚再生

3D打印快訊
2019
10/21
11:40
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供稿人:姜楠,賀健康

皮膚是人體最大的器官。作為外部環境的屏障,皮膚對于個體生存起到至關重要的作用。皮膚損傷在日常生活中很常見,損傷的修復不僅需要及時止血,而且還要恢復皮膚功能。然而皮膚的自然修復難以實現與原組織結構和功能類似的完美再生,因此需要新的方法來輔助皮膚再生。

近日,來自湖南大學生物學院的研究者們使用生物3D打印方法構建了一種組織工程皮膚用于實現皮膚組織的再生。該組織工程皮膚由聚已內酯(PCL)和細菌纖維素構成,具有良好的生物相容性。脂肪來源間充質干細胞被種植在支架上。并將這種細胞支架復合體植入在小鼠皮膚缺損,觀察其在皮膚修復過程中的重要作用(圖1)。


圖1 使用細胞復合3D打印組織工程支架修復皮膚缺損
研究者首先觀察了這種支架的生物相容性。研究結果證實,該支架無細胞毒性,細胞粘附在支架上,并在植入一天后開始增殖。細胞植入三天后,支架被細胞完全覆蓋,細胞的存活率達到99%。細胞的排列方式與打印纖維的方向平行。且隨著時間變化,細胞逐漸滲透到支架內部。(圖2)。


圖2 細胞在支架上的生長遷移情況(a-c 細胞死活染色;d-f 細胞在培養皿表面生長3天;g-i 細胞在支架表面生長3天;j-k 細胞培養3天后定向性分析;l-n 細胞培養3天后滲透情況)
為了驗證這種組織工程皮膚對皮膚缺損的修復作用,研究者在小鼠在小鼠皮膚表面制造圓形缺損,并用這種復合了細胞的組織工程支架進行修復。研究發現,相對于不修復或者無細胞支架修復,復合了細胞的組織工程支架可以加速皮膚缺損修復。實驗組在第14天就實現了傷口閉合,且在第10天時,傷口愈合面積達到95%,高于無細胞組的75%和不修復組的58%,總之,復合了細胞的組織工程支架可以加速傷口愈合,且外觀更接近與自然皮膚,證實該支架具有促進皮膚修復的作用(圖3)。


圖3 組織工程支架修復皮膚缺損 (a 使用不同方法修復小鼠皮膚缺損;b 皮膚缺損愈合模擬圖; c 皮膚缺損愈合定量)
這種新型細胞復合組織工程支架的出現為組織工程皮膚促進皮膚修復的研究提供了新的思路。相信隨著研究的進一步深入,該材料必將應用于臨床使更多的皮膚損傷患者可以盡早康復。

參考文獻:
Huang, R., J. Wang, H. Chen, X. Shi, X. Wang, Y. Zhu, and Z. Tan, The topography of fibrous scaffolds modulates the paracrine function of Ad-MSCs in the regeneration of skin tissues. Biomaterials science, 2019. 7(10): p. 4248-4259.

供稿人:姜楠,賀健康
供稿單位:機械制造系統工程國家重點實驗室

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