3D打印间充质干细胞生物墨水促进小鼠汗腺再生

3D打印科研前沿
2021
04/27
17:24
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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

大面积皮肤损伤患者皮肤愈合后汗腺无法再生,患者不能正常排汗,身体毒素不能排除,体温无法得到调节,给患者造成了难以忍受的痛苦。皮肤损伤后汗腺的重建一直是困扰组织修复重建领域专家的难题。解放军总医院付小兵院士团队长期致力于汗腺再生的研究,最近在皮肤汗腺重建方面取得了重要的突破,付院士团队打印的包含间充质干细胞的生物墨水不仅促进了小鼠皮肤汗腺的再生,而且更进一步揭示了汗腺再生的机理。

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图1 3D打印包含间充质干细胞的生物墨水重建皮肤烧伤小鼠的汗腺

研究中采用了搭载250μm直径打印头的10-18℃温控的挤出式打印机,打印了直径30mm、高3mm、孔隙尺寸2mm的圆柱形结构。采用的生物墨水包含6.67%质量分数的明胶、0.67%质量分数的海藻酸钠、58μg/ml的小鼠足底部真皮组织(PD)和106细胞/ml间充质干细胞(MSCs)。打印后使用100mM的氯化钙溶液交联海藻酸钠3分钟,之后用DMEM冲洗三遍。打印结构先用DMEM培养液培养两天,然后用包含多种生长因子和药物的DMEM与F12(1:1)混合培养液培养12天。结果表明生物墨水中的小鼠足底部真皮组织成分和打印的孔隙结构促进了间充质细胞向汗腺细胞的分化。其中胶原三股螺旋重复蛋白1(CTHRC1)和重组人血红素氧合酶-1(Hmox1)在汗腺细胞基因的表达中发挥了重要作用。

研究者从打印的结构上提取出分化好的汗腺细胞,将106细胞/50μl的浓度的细胞悬液注射到小鼠足部烧伤部位,2周之后观察到小鼠足部重新生成了汗腺。该研究解决了临床面临的汗腺再生的问题,进一步完善了人造皮肤的功能。



参考文献:
1.Yao B, Wang R, Wang Y, Zhang Y, Hu T, Song W, et al. Biochemical and structural cues of 3D-printed matrix synergistically direct MSC differentiation for functional sweat gland regeneration. Science Advances. 2020;6:1-10.


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