在醫(yī)療領域，3D打印技術的應用日益增多，3D打印義肢、人造骨等，還有3D打印的藥丸，這些新型產品的誕生為患者早日恢復健康創(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，也取得了不少進展。

皮膚移植是外科治療中修復受損皮膚的主要方法之一，及時有效地封閉創(chuàng)面一直是臨床治療嚴重燒傷患者所面臨的棘手難題，探索相應的皮膚移植技術則是燒傷醫(yī)學的重要研究領域之一。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面臨脫落的情況，且大多數(shù)為“拆東墻補西墻”的治療方式。移植皮膚無法很好的與宿主細胞結合，也是目前燒傷科、整形外科等面對的一大難題，那么如何能讓受損肌膚創(chuàng)面與植入物更好地貼合呢？這項新研究或許可以解答。

來自仁斯利爾理工大學（Rensselaer Polytechnic Institute）的研究人員采用3D打印技術生物打印出了完整的有血管的活性皮膚。這一進展近期在線發(fā)表于《組織工程-A部分》（Tissue Engineering Part A），這項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（transplant rejection，影響移植物存活的主要因素之一）也有望得到改善。

負責這項研究的RPI化學與生物工程學副教授Pankaj Karande表示：“目前，在皮膚移植領域，現(xiàn)有的一些臨床產品更像是花哨的‘創(chuàng)可貼’，雖然可以使受損部位愈合，最終還是會脫落，一些組織還是會面臨壞死的。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‘是否真正與宿主細胞整合’這一現(xiàn)實的拷問?！?/span>

移植物與宿主細胞的整合面臨一個重要障礙，便是要解決“在皮膚移植過程中沒有正常運作的血管系統(tǒng)”的問題。Karande教授在此之前發(fā)表過一篇論文《3D打印技術在人體皮膚制作與設計》，他發(fā)現(xiàn)并制成了一種新型“生物墨水”（bio-inks），這些“墨水”是由人類內皮細胞、周細胞、動物膠原蛋白和皮膚移植物中發(fā)現(xiàn)的結構細胞的組合而成，這種混合物使研究人員能夠在幾周內形成血管結構并打印出類似皮膚的材料。此后，Karande教授與耶魯大學（Yale University）醫(yī)學院展開合作，進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)物質轉移到移植物中，才能更好地維持活性。在實驗中，研究人員將人體血管中發(fā)現(xiàn)的細胞（血管內部排列的內皮細胞，以及包裹在內皮細胞周圍的周細胞）與其他成分（包括動物膠原蛋白）結合在一起，印制了類似皮膚的材料。幾周內，他們用新的生物墨水打印出來的皮膚血管開始生長，當將這些皮膚塊移植到小鼠的傷口上時，動物的血管開始與生物打印的皮膚中的血管相通，進而移植物在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。

不過目前研究團隊取得的成果還不能完全稱之為成熟的技術，但它切實可行。若想該技術能達到臨床可用水平，研究人員還需再接再厲，當前版本的3D打印技術需要使用CRISPR技術進行基因編輯來修飾供體細胞，以使血管整合并被患者的身體接受。

Karande教授表示，短期內，這項技術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；對于糖尿病患者來說，其傷口愈合的時間通常比普通健康人群長，所以這一技術也有助于加速其傷口愈合。

圖 |Pixabay

而對于那些嚴重燒傷、燙傷的患者來說，用該技術來進行植皮可能還需要一段時日。這些損傷通常會導致神經和血管末梢的喪失，將3D打印的皮膚轉移到這些受損組織更為復雜，所以對研究團隊來說攻堅克難，勢在必行。

RPI化學與生物工程學主任Deepak Vashishth教授表示：“Karande教授及團隊所取得的重要進展凸顯了3D打印技術在精準醫(yī)療領域存在的巨大潛力。因為從這項技術本身來說，一旦成熟，每一例活性皮膚移植手術的治療方案都可以根據(jù)患者個體狀況進行量身定制?！?/span>

人體包含的各種“管道”網絡就像搬運工，在我們體內將各類營養(yǎng)物質帶入器官并從器官中清除廢物，這些管網呈纏結狀，從3D打印技術的角度來說很難完美復制。Karande教授卻讓人們看到了3D打印的組織中創(chuàng)建出多個纏結復雜管網的可能性，無疑令人驚喜。不過從動物試驗到臨床應用，該技術還有很長一段路要走，我們期待并暢想這樣的先進醫(yī)學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;;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年會論文匯編[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