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治愈伤口的床头生物打印机

想象有一天,可以将装满患者自身细胞的生物打印机直接推到床边,通过一层一层地打印皮肤来治疗大的伤口或烧伤,从而开始愈合过程。那天不远了。

威克森林再生医学研究所(WFIRM)的科学家创造了这样的移动皮肤生物打印系统,这是同类产品中的第一个,它可以将双层皮肤直接打印到伤口上。

“这项技术的独特之处在于系统的移动性,以及通过扫描和测量伤口以提供现场管理以将细胞直接沉积在需要产生皮肤的地方的能力,” Sean Murphy说, WFIRM助理教授博士,该论文的主要作者本月发表在《自然科学报告》杂志上。

影响数百万美国人的慢性,大伤口或无法愈合的伤口(例如糖尿病性溃疡)特别昂贵,因为它们经常需要多次治疗。据估计,烧伤在军事人员常规战争中占战斗伤亡的10%至30%。

主要的皮肤细胞-真皮成纤维细胞和表皮角质形成细胞-容易从未受伤组织的小切片中分离出来并扩大。成纤维细胞是合成细胞外基质和胶原蛋白的细胞,胶原蛋白在伤口愈合中起关键作用,而角质形成细胞是在表皮(皮肤的最外层)中发现的主要细胞。

将细胞混合到水凝胶中,然后放入生物打印机中。集成成像技术涉及一种扫描伤口的设备,将数据输入到软件中,以告诉打印头将哪些细胞逐层准确地传递到伤口上的哪个位置。生物打印机将细胞直接沉积到伤口中,复制分层的皮肤结构,并加速正常皮肤结构和功能的形成。

研究人员通过将皮肤直接打印到临床前模型上证明了该系统的概念验证。

下一步是在人体中进行临床试验。当前,用于治疗伤口和烧伤的皮肤移植物是“金标准”技术,但是伤口的充分覆盖通常是一个挑战,尤其是在健康皮肤的可获取性有限的情况下。来自供体的皮肤移植物是一种选择,但是存在移植物免疫排斥和疤痕形成的风险。使用WFIRM生物打印机系统,研究人员可以看到新的皮肤从伤口中心向外形成,这只有在使用患者自己的细胞时才会发生,因为组织可以被接受,而不能被拒绝。

WFIRM主任,该论文的共同作者,医学博士Anthony Atala说:“这项技术有可能消除对痛苦的皮肤移植物的需要,而这些皮肤移植物会给遭受大伤口或烧伤的患者带来更多的容貌。”“可以对大面积伤口进行现场管理的移动式生物打印机可以帮助加快护理速度并降低患者的医疗费用。”

“如果您提供患者自己的细胞,它们可以通过预先组织来为伤口愈合做出积极贡献。领导该研究团队并共同撰写该论文的医学博士James Yoo博士说,更快地开始愈合过程。“尽管还有其他类型的伤口愈合产品可用于治疗伤口并帮助伤口闭合,但这些产品实际上并不能直接促进皮肤的生成。”

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