eBioMedicine播客 | 烧伤伤口无疤痕愈合方法：应用3D打印皮肤替代物
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2024-09-26 17:04
北京
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eBioMedicine发表中山大学附属第一医院陈蕾教授团队的研究，研究团队开发了一种新型三维（3D）打印双层水凝胶，以促进烧伤伤口愈合。本期eBioMedicine播客，高级编辑张鹏博士将对话陈蕾教授，探讨这一研究的发现与应用。识别二维码或点击文末“阅读原文”，阅读研究原文。
张鹏：欢迎来到eBioMedicine播客。我是eBioMedicine的编辑张鹏。今天来到我们节目的是中山大学附属第一医院的陈蕾教授。我们将会讨论陈教授最新在eBioMedicine发表的论文“烧伤伤口无疤痕愈合方法：应用具有抗感染和平衡伤口水合水平双重特性的3D打印皮肤替代物”。
张鹏：非常感谢陈教授接受我的采访。在您最近的论文中，您开发了一种新型三维打印双层水凝胶，以促进烧伤伤口愈合。在开始这次谈话之前，您能否简单介绍一下无瘢痕烧伤伤口愈合的最大挑战？陈蕾教授：烧伤后的伤口愈合非常具有挑战性：烧伤深度、面积和身体的愈合反应等因素都会对其造成影响。要实现最终的无疤痕愈合，需要先进的治疗方法来解决上述问题，促进有效的组织再生，并最大限度地减少纤维化。基于大量临床观察和前期探索我们发现，烧伤后创面暴露引起的感染和低水合会严重干扰其修复进程。克服这些挑战对于实现烧伤伤口的无疤痕愈合至关重要。张鹏：您能描述一下您在这项研究中开发的3D皮肤替代品吗？陈蕾教授：我们以甲基丙烯酰化丝素蛋白（SFMA)、甲基丙烯酰化明胶（GelMA）为原料作为上层，以GelMA和甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）作为下层，通过3D打印制备了双层支架DLH。该支架具有仿生组成和优化结构。针对烧伤创面感染问题，我们将铜-表没食子儿茶素没食子酸酯（Cu-EGCG）封装到下层水凝胶中，制成DLS。DLS可快速消灭病原体，加速巨噬细胞向M2型极化，促进血管生成，实现高质量无瘢痕愈合。针对烧伤创面暴露和低水合度问题，我们进一步在DLS的上层封装HaCaT细胞。最终产品有效平衡创面水合，调节炎症反应，抑制瘢痕形成。修复后的创面外观和结构与正常皮肤非常相似。如果这种3D皮肤替代品在临床上得到应用，有望显著改善深度烧伤创面的疤痕化愈合困境。
陈蕾教授：DLS作为水凝胶支架材料，具有合适的孔径、适宜的力学性能和良好的生物相容性，既可以作为屏障抵御外界不良刺激，又有利于细胞黏附、生长增殖，促进血管生成，而天然水凝胶与生物活性粒子的结合，DLS表现出强效的抗菌性能，可以抑制细菌入侵，可以抑制M0巨噬细胞向M1（促炎）极化，减少炎症因子的释放，并促使其向M2（抗炎）极化，对抗炎症及其引起的组织损伤，发挥有效的抗炎和促修复作用，并可能通过上调HIF-1α/VEGF信号通路促进血管生成，对烧伤创面的快速、高质量愈合至关重要。
张鹏：与DLS相比，你们在DLS/c中进一步加入了角质形成细胞系HaCaT。您为什么会选择 HaCaT细胞？您是如何证明它们在生物材料中的存活和功能？陈蕾教授：角质形成细胞在皮肤伤口愈合中的作用已被广泛研究。HaCaT角质形成细胞系具有相对简单的培养条件和稳定的传代，非常适合体外构建组织工程材料和刺激再生。为了评估细胞在生物材料内的存活率，我们首先使用提取物进行细胞增殖和活性实验，以确保该材料不会对HaCaT细胞产生不利影响。接下来，我们将HaCaT细胞封装在水凝胶中，并使用3D打印制备DLS/c支架。然后，我们通过活-死和细胞骨架染色验证了材料中HaCaT细胞的活性。最后，我们将PKH26标记的HaCaT细胞封装到生物墨水的上层，构建了3D打印皮肤并植入创面。通过对不同时间点的伤口取样及观察，我们检验到荧光标记细胞在材料内的稳定存在及均匀分布。与DLS相比，DLS/c在促进伤口愈合和减少疤痕方面具有更明显的效果。这一优势可能归因于HaCaT细胞旁分泌与材料的协同修复作用，进一步证实了HaCaT细胞的有效作用。张鹏：DLS和DLS/c与以前报道的能促进伤口愈合的生物材料相比有哪些优势呢？陈蕾教授：本研究制备的DLS支架具有适合细胞进行生物活动的微观表面形貌、生长支撑及营养物质交换环境。Cu-EGCG通过3D打印精准且均匀地分布在支架下层，可快速杀灭细菌，同时增强修复细胞的活性，达到显著的愈合效果。通过将表皮细胞包裹在DLS上层，我们恢复了烧伤创面的水合稳态，最后达到接近生理状态的修复效果。这两种3D皮肤替代品有效解决了创面炎症反应失衡、血管化障碍、基质再生模板缺乏、水合度低等问题，具有显著的临床转化潜力。此前，外科医生主需要首先关注创面的快速封闭，然后在一年或更长时间内治疗疤痕。随着技术的进步，我们期待将此类3D皮肤产品应用于临床，在修复创面的同时消除疤痕，为烧伤患者带来切实的益处。陈蕾教授：我们团队早期在烧伤和伤口修复方面的研究加深了我们对皮肤再生的理解，并为进一步探索提供了机会。我们现在正转向研究皮肤老化的机制和干预措施。我们目前正在开发的3D皮肤模型将来会有新的、令人兴奋的应用。我希望很快能与大家分享这些进展。END
以上就是本期eBioMedicine播客的全部内容。再次感谢陈教授的加入。 各位听众可以识别文中二维码或点击文末“阅读原文”阅读本文章。感谢收听。
