湖南大学：使用3D打印纤维支架复合干细胞实现皮肤再生

供稿人:姜楠，贺健康

皮肤是人体最大的器官。作为外部环境的屏障，皮肤对于个体生存起到至关重要的作用。皮肤损伤在日常生活中很常见，损伤的修复不仅需要及时止血，而且还要恢复皮肤功能。然而皮肤的自然修复难以实现与原组织结构和功能类似的完美再生，因此需要新的方法来辅助皮肤再生。

近日，来自湖南大学生物学院的研究者们使用生物3D打印方法构建了一种组织工程皮肤用于实现皮肤组织的再生。该组织工程皮肤由聚已内酯（PCL）和细菌纤维素构成，具有良好的生物相容性。脂肪来源间充质干细胞被种植在支架上。并将这种细胞支架复合体植入在小鼠皮肤缺损，观察其在皮肤修复过程中的重要作用（图1）。

图1 使用细胞复合3D打印组织工程支架修复皮肤缺损

研究者首先观察了这种支架的生物相容性。研究结果证实，该支架无细胞毒性，细胞粘附在支架上，并在植入一天后开始增殖。细胞植入三天后，支架被细胞完全覆盖，细胞的存活率达到99%。细胞的排列方式与打印纤维的方向平行。且随着时间变化，细胞逐渐渗透到支架内部。（图2）。

图2 细胞在支架上的生长迁移情况（a-c 细胞死活染色；d-f 细胞在培养皿表面生长3天；g-i 细胞在支架表面生长3天；j-k 细胞培养3天后定向性分析；l-n 细胞培养3天后渗透情况）

为了验证这种组织工程皮肤对皮肤缺损的修复作用，研究者在小鼠在小鼠皮肤表面制造圆形缺损，并用这种复合了细胞的组织工程支架进行修复。研究发现，相对于不修复或者无细胞支架修复，复合了细胞的组织工程支架可以加速皮肤缺损修复。实验组在第14天就实现了伤口闭合，且在第10天时，伤口愈合面积达到95%，高于无细胞组的75%和不修复组的58%，总之，复合了细胞的组织工程支架可以加速伤口愈合，且外观更接近与自然皮肤，证实该支架具有促进皮肤修复的作用（图3）。

图3 组织工程支架修复皮肤缺损 （a 使用不同方法修复小鼠皮肤缺损；b 皮肤缺损愈合模拟图； c 皮肤缺损愈合定量）

这种新型细胞复合组织工程支架的出现为组织工程皮肤促进皮肤修复的研究提供了新的思路。相信随着研究的进一步深入，该材料必将应用于临床使更多的皮肤损伤患者可以尽早康复。

参考文献：
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，贺健康
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室