釜山国立大学通过3D打印脂肪组织改善和加快伤口愈合

2025年3月13日，南极熊获悉，韩国釜山国立大学（PNU）的研究人员开发了一种3D打印脂肪组织的技术，可以用于加速皮肤伤口愈合，并为慢性损伤和烧伤患者提供潜在的治疗方案。这项研究的成果发表在《先进功能材料》杂志上，详细探讨了如何通过模仿脂肪细胞的自然特性来支持皮肤的再生过程。

△相关研究题目为“3D生物打印辅助组织组装内分泌脂肪单元以增强皮肤再生”（传送门）

通常，人们认为脂肪仅是身体储存能量的部位，但实际上，脂肪组织在身体恢复过程中扮演着重要角色。脂肪能够释放信号分子，促进组织修复，因此它对于身体的恢复过程至关重要。然而，在实验室中复制脂肪组织一直具有挑战性，因为传统的培养方法往往不能维持脂肪细胞的正常功能。

一个主要的难题在于，前脂肪细胞（即那些最终会分化成成熟脂肪细胞的细胞）倾向于扩散，而不是形成能够有效工作的脂质滴。为了克服这一难题，由助理教授Byoung Soo Kim领导的研究团队开发了一种特殊的生物墨水，为脂肪细胞提供了适宜的发育和功能环境。

△脂肪组织3D生物打印的条件包括使用脂肪衍生的脱细胞细胞外基质和藻酸盐作为混合墨水

构建生物打印脂肪以实现稳定性和功能

这种生物墨水由1%脂肪衍生的细胞外基质和0.5%藻酸盐混合而成，有助于防止细胞过度迁移，同时促进它们成熟为完全形成的脂肪细胞。

为了确保工程脂肪细胞的正常功能，研究团队发现细胞直径必须小于600微米，以确保它们能够获得足够的氧气和营养。此外，将脂肪单元之间的距离保持在1000微米以内，可以促进通过旁分泌信号的脂肪形成，因为细胞通过释放信号分子进行交流。

△构建生物打印脂肪工作流程概述和所提方法的关键亮点

为了验证这一方法的临床潜力，研究人员将设计的脂肪组织与真皮模块结合，制造出一种功能性皮肤替代品，并将它植入皮肤伤口的小鼠模型中。实验结果是积极的：使用生物打印组织治疗的伤口显示出更快的愈合速度、更佳的皮肤再生、改善的组织重塑以及增加的血管生长。实验室测试还表明，该组织影响了与皮肤细胞迁移相关的关键蛋白质，如MMP2、COL1A1、KRT5和ITGB1，这些蛋白有助于加速愈合过程。

△利用3D打印技术评估脂肪模块旁分泌信号对伤口愈合的作用

主要作者Jae-Seong Lee指出，传统的脂肪移植手术通常面临存活率低的问题，而他们的混合生物墨水通过增强内分泌功能和细胞活力，有可能克服这些限制，成为现有治疗方法的潜在替代方案。

这种生物墨水可以支持脂肪细胞的生长和成熟，保持它们结构的完整性并促进功能发展，这对于加速伤口愈合和组织修复至关重要。研究团队表示，糖尿病足溃疡、褥疮和烧伤等慢性伤口的治疗难度极大，传统疗法往往无法治愈。这项研究通过解决脂肪移植的难题和提高细胞活力，提出了一种可能的替代方案。