突破性3D打印技术使人工皮肤组织更接近现实

2025年09月11日 12:43 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

瑞典科学家在再生医学领域取得突破,有望未来实现医生打印具备血管系统的活性皮肤。瑞典林雪平大学(Linköping University)的两支团队分别开发了创新的生物打印方法,推动医学界解决组织再生过程中“如何为新生组织提供功能性血管网络”的关键难题。这一研究成果已发表于《高级医疗材料》(Advanced Healthcare Materials)期刊。

目前,严重烧伤及创伤患者的治疗仍以自体表皮移植为主。这种方法虽能挽救生命,但遗留疤痕,且无法重建真皮层(真皮含有神经、血管和结缔组织),导致移植皮肤难以恢复自然功能。

林雪平大学副教授、整形外科医生Johan Junker表示:“真皮结构极其复杂,目前实验室条件下无法完整培养,连其全部成分都未完全明晰。因此许多研究团队希望用3D打印将关键‘构件’植入体内,再通过人体自身机制生成真皮。”

Junker团队设计了一种特殊生物墨水μInk,能用于3D打印逐层构建皮肤组织。具体方式是在明胶微球表面培养真皮细胞(成纤维细胞,能分泌胶原蛋白和弹性蛋白等),再将其与透明质酸凝胶混合,利用打印技术生成高密度、富含活细胞的人造皮肤组织。

在小鼠移植实验中,使用μInk生成的皮肤组织不仅存活并融合,还能自我修复,通过分泌胶原和新生血管维持长期功能。这一血管生成过程的实现,为移植物长期存活及生理功能恢复提供了保障。

胶原蛋白球体上生长着来自真皮层的细胞。该图像通过扫描电子显微镜拍摄获得。

与此同时,林雪平团队还开发了一项名为REFRESH(悬浮水凝胶丝再路由,Rerouting of Free-Floating Suspended Hydrogel Filaments)的新方法。该技术用含水量高达98%的水凝胶制成弹性细丝,这些“丝线”可打结编织并在被酶分解后,原位留下一系列微观通道。科学家可通过设计这些微丝的分布,让组织内形成类似血管的空腔,随后可通过这些通道泵入液体并引导血管细胞生长,逐步构建具备“供血能力”的人造皮肤。

参与REFRESH方法开发的Daniel Aili博士称,这一方法为将血管网络灵活植入人造组织提供了新途径。未来,团队计划自动化这一编织流程,从而高效构建复杂致密的血管网络,以满足人工皮肤甚至器官级别再生对营养供应的需求。

该项目还与瑞典萨尔格林斯卡大学医院(Sahlgrenska University Hospital)塑形外科教授Lars Kölby团队合作,获得了包括Erling-Persson基金会、欧洲研究理事会、瑞典科研理事会及Knut and Alice Wallenberg基金会等多方资助。

尽管进展显著,科学家们指出,距离临床应用依然面临诸多挑战。实验室环境远比真实创伤现场单一,现实中炎症及感染风险更高,人造皮肤移植的实际疗效还有待大量测试验证。

即便如此,这一系列研究成果为再生医学带来曙光。通过将μInk高密度活细胞构建技术与REFRESH血管网络方法结合,科学家为重塑功能性真皮、治疗重度创伤患者提供了一条全新技术路径。

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