在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的應(yīng)用日益增多，3D打印義肢、人造骨等，還有3D打印的藥丸，這些新型產(chǎn)品的誕生為患者早日恢復(fù)健康創(chuàng)造了更多可能性。近幾年，越來越多研究人員將3D打印皮膚作為新的研究方向，也取得了不少進(jìn)展。

皮膚移植是外科治療中修復(fù)受損皮膚的主要方法之一，及時(shí)有效地封閉創(chuàng)面一直是臨床治療嚴(yán)重?zé)齻颊咚媾R的棘手難題，探索相應(yīng)的皮膚移植技術(shù)則是燒傷醫(yī)學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一。從目前來看，皮膚移植臨床治療可以加速受損皮膚愈合，但卻無法避免覆蓋在受損皮膚表面的一層仍會(huì)面臨脫落的情況，且大多數(shù)為“拆東墻補(bǔ)西墻”的治療方式。移植皮膚無法很好的與宿主細(xì)胞結(jié)合，也是目前燒傷科、整形外科等面對(duì)的一大難題，那么如何能讓受損肌膚創(chuàng)面與植入物更好地貼合呢？這項(xiàng)新研究或許可以解答。

來自仁斯利爾理工大學(xué)（Rensselaer Polytechnic Institute）的研究人員采用3D打印技術(shù)生物打印出了完整的有血管的活性皮膚。這一進(jìn)展近期在線發(fā)表于《組織工程-A部分》（Tissue Engineering Part A），這項(xiàng)研究的成果是人類能創(chuàng)造出更自然的皮膚移植方式所邁出的重要一步，人體移植排斥反應(yīng)（transplant rejection，影響移植物存活的主要因素之一）也有望得到改善。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的RPI化學(xué)與生物工程學(xué)副教授Pankaj Karande表示：“目前，在皮膚移植領(lǐng)域，現(xiàn)有的一些臨床產(chǎn)品更像是花哨的‘創(chuàng)可貼’，雖然可以使受損部位愈合，最終還是會(huì)脫落，一些組織還是會(huì)面臨壞死的。換言之，現(xiàn)有的一些植皮治療方式雖然取得了不小成就，但都難逃‘是否真正與宿主細(xì)胞整合’這一現(xiàn)實(shí)的拷問。”

移植物與宿主細(xì)胞的整合面臨一個(gè)重要障礙，便是要解決“在皮膚移植過程中沒有正常運(yùn)作的血管系統(tǒng)”的問題。Karande教授在此之前發(fā)表過一篇論文《3D打印技術(shù)在人體皮膚制作與設(shè)計(jì)》，他發(fā)現(xiàn)并制成了一種新型“生物墨水”（bio-inks），這些“墨水”是由人類內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、動(dòng)物膠原蛋白和皮膚移植物中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)細(xì)胞的組合而成，這種混合物使研究人員能夠在幾周內(nèi)形成血管結(jié)構(gòu)并打印出類似皮膚的材料。此后，Karande教授與耶魯大學(xué)（Yale University）醫(yī)學(xué)院展開合作，進(jìn)一步將人體的血管系統(tǒng)納入研究中。

圖 | Rensselaer Polytechnic Institute/Youtube

有血液和營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到移植物中，才能更好地維持活性。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將人體血管中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞（血管內(nèi)部排列的內(nèi)皮細(xì)胞，以及包裹在內(nèi)皮細(xì)胞周圍的周細(xì)胞）與其他成分（包括動(dòng)物膠原蛋白）結(jié)合在一起，印制了類似皮膚的材料。幾周內(nèi)，他們用新的生物墨水打印出來的皮膚血管開始生長，當(dāng)將這些皮膚塊移植到小鼠的傷口上時(shí)，動(dòng)物的血管開始與生物打印的皮膚中的血管相通，進(jìn)而移植物在4周后充滿血液；且從移植皮膚的外形上來看，與人體自然生長的皮膚并無太大差異。

不過目前研究團(tuán)隊(duì)取得的成果還不能完全稱之為成熟的技術(shù)，但它切實(shí)可行。若想該技術(shù)能達(dá)到臨床可用水平，研究人員還需再接再厲，當(dāng)前版本的3D打印技術(shù)需要使用CRISPR技術(shù)進(jìn)行基因編輯來修飾供體細(xì)胞，以使血管整合并被患者的身體接受。

Karande教授表示，短期內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)最快可用于幫助患有壓力性潰瘍（pressure ulcers）或糖尿病患者的治療。對(duì)于壓力性潰瘍患者來說，3D打印的活性皮膚無疑是最完美的解決方案，潰瘍通常出現(xiàn)在身體的不同部位，并且可以用小塊的皮膚來治療；對(duì)于糖尿病患者來說，其傷口愈合的時(shí)間通常比普通健康人群長，所以這一技術(shù)也有助于加速其傷口愈合。

圖 |Pixabay

而對(duì)于那些嚴(yán)重?zé)齻?、燙傷的患者來說，用該技術(shù)來進(jìn)行植皮可能還需要一段時(shí)日。這些損傷通常會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)和血管末梢的喪失，將3D打印的皮膚轉(zhuǎn)移到這些受損組織更為復(fù)雜，所以對(duì)研究團(tuán)隊(duì)來說攻堅(jiān)克難，勢(shì)在必行。

RPI化學(xué)與生物工程學(xué)主任Deepak Vashishth教授表示：“Karande教授及團(tuán)隊(duì)所取得的重要進(jìn)展凸顯了3D打印技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域存在的巨大潛力。因?yàn)閺倪@項(xiàng)技術(shù)本身來說，一旦成熟，每一例活性皮膚移植手術(shù)的治療方案都可以根據(jù)患者個(gè)體狀況進(jìn)行量身定制?！?/span>

人體包含的各種“管道”網(wǎng)絡(luò)就像搬運(yùn)工，在我們體內(nèi)將各類營養(yǎng)物質(zhì)帶入器官并從器官中清除廢物，這些管網(wǎng)呈纏結(jié)狀，從3D打印技術(shù)的角度來說很難完美復(fù)制。Karande教授卻讓人們看到了3D打印的組織中創(chuàng)建出多個(gè)纏結(jié)復(fù)雜管網(wǎng)的可能性，無疑令人驚喜。不過從動(dòng)物試驗(yàn)到臨床應(yīng)用，該技術(shù)還有很長一段路要走，我們期待并暢想這樣的先進(jìn)醫(yī)學(xué)科技在未來可以造福更多患者。

編譯來源：medicalxpress.com

參考資料（可上下滑動(dòng)查看）

[1] Living skin can now be 3-D-printed with blood vessels included Retrieved Nov 6, 2019

from https://medicalxpress.com/news/2019-11-skin-d-printed-blood-vessels.html

[2] 3D bioprinting of a vascularized and perfusable skin graft using human keratinocytes, (...) Retrieved Nov 6, 2019 from https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ten.TEA.2019.0201

[3]彭代智;楊燕妮;林恒;伍素華;周新;劉敬;董征學(xué);;皮膚混合移植的過去、現(xiàn)狀和未來[A];第八屆全國燒傷外科學(xué)年會(huì)論文匯編[C];2007年

[4] Scientists have successfully 3D printed living skin with blood vessels Retrieved Nov 6, 2019

from http://3d.laserfair.com/3d-print-news/2019/1105/68171.html