美國(guó)耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院：3D打印帶微血管網(wǎng)的皮膚

作者:焦天，連芩
來源：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

導(dǎo)讀：眾所周知，皮膚中微血管非常重要，局部的皮膚通過微血管與人體進(jìn)行物質(zhì)交換，獲得營(yíng)養(yǎng)并排泄廢物。如果缺乏微血管網(wǎng)，移植皮膚將很難存活。

近日，美國(guó)耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Tania Baltazar等人打印了包含微血管網(wǎng)的皮膚，該微血管網(wǎng)與人體皮膚的微血管網(wǎng)非常相似。該技術(shù)朝著制造有效的人體皮膚替代物的目標(biāo)更了進(jìn)一步，有望用于皮膚燒傷的治療。

該課題組主要采用3D打印技術(shù)與干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合的方法制造包含微血管網(wǎng)的皮膚。課題組將胎盤周細(xì)胞引入到皮膚打印當(dāng)中，將胎盤周細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞混合在膠原溶液中作為真皮層墨水，如圖1所示，采用擠出打印的方式先打印數(shù)層真皮層墨水，然后采用細(xì)胞分化液誘導(dǎo)胎盤周細(xì)胞分化，之后在真皮層上面打印角質(zhì)細(xì)胞懸液，通過培養(yǎng)構(gòu)建表皮層。經(jīng)過30天的培養(yǎng)誘導(dǎo)干細(xì)胞分化，構(gòu)建了包含微血管網(wǎng)的皮膚。并可以觀察到打印的皮膚包含雙層結(jié)構(gòu)，皮膚中絲聚合蛋白、細(xì)胞角蛋白14、Ⅳ型膠原和細(xì)胞角蛋白10的分布均與人體天然皮膚相似。

圖1皮膚打印方法流程圖

圖2 皮膚中的微血管網(wǎng)（標(biāo)尺100μm）

如圖2所示，打印的皮膚出現(xiàn)了復(fù)雜的微血管網(wǎng)絡(luò)，血管最小直徑20μm左右，接近人體皮膚最小的血管尺寸。

課題組即將開展相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，探索將移植皮膚的血管與老鼠自身的血管連通起來的技術(shù)，期望能夠?qū)崿F(xiàn)移植皮膚與自體間的貫通。如果可以實(shí)現(xiàn)移植皮膚與自體間的物質(zhì)交換，3D打印皮膚用于皮膚損傷的臨床治療將在不遠(yuǎn)的將來成為現(xiàn)實(shí)。

參考文獻(xiàn)：
1.Tania Baltazar, Jonathan Merola, Carolina Catarino, et al. Three Dimensional Bioprinting of a Vascularized and Perfusable Skin Graft Using Human Keratinocytes, Fibroblasts, Pericytes, and Endothelial Cells [J]. Tissue engineering. Part A, 2019 DOI：10.1089/ten.TEA.2019.0201.