美国维克森林大学：3D打印全层皮肤

供稿人:焦天，连芩
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

皮肤作为人体最大的器官和屏障，有着隔离外部病菌、防止水分流失、排泄汗液等重要的作用。全球每年因火灾、地震、车祸等原因造成了大量的皮肤损伤患者，其中仅烧伤就达1100万人。面对大面积皮肤损伤，自体皮肤移植面临供移植皮肤不足和对患者的二次伤害问题，异体皮肤移植又存在免疫排斥。皮肤3D打印技术的出现为治疗大面积皮肤损伤提供了希望。

美国维克森林大学Anthony Atala教授的团队一直致力于皮肤打印的研究。该课题组最近发表了一篇关于修复全层皮肤损伤的论文，课题组将打印的皮肤移植到裸鼠背部的全层皮肤损伤部位，不仅加速了伤口的闭合，而且在移植的皮肤内部观察到了新的血管生成。

图1 挤出打印全层皮肤

课题组针对皮肤的表皮层、真皮层和皮下组织分别制作了细胞墨水，三种墨水均采用纤维蛋白原、明胶、甘油和透明质酸的混合溶液作为细胞外基质溶液，在细胞外基质溶液中加入角质细胞和生黑色素细胞作为表皮层墨水，细胞外基质溶液中加入成纤维细胞、毛囊真皮乳头细胞和微血管内皮细胞作为真皮层墨水，细胞外基质溶液中加入前脂肪细胞作为皮下组织的打印墨水。课题组使用多喷头挤出式打印机打印了包含表皮层、真皮层和皮下组织的全层皮肤（图1所示），培养四天后移植到裸鼠背部。

通过对比打印的皮肤、打印的水凝胶（不含细胞）和未处理组的修复效果，见图2。结果表明打印的皮肤有利于伤口的闭合，同时促进皮肤的上皮形成，形成了与人体皮肤相似的皮肤。课题组提出的皮肤3D打印方法将有望用于大面积全层皮肤损伤的治疗，解决临床上供移植皮肤短缺的问题。

图2 移植后21天裸鼠皮肤修复情况和H&E染色结果

参考文献：
Adam M Jorgensen, Mathew Varkey, Anastasiya Gorkun, et al. Bioprinted Skin Recapitulates Normal Collagen Remodeling in Full-thickness Wounds [J]. Tissue engineering. Part A, 2019