医疗和牙科

引入3D打印血浆生物墨水,加速伤口愈合过程

爱尔兰的科学家们RCSI医学与健康科学大学已经开发了一种新型生物墨水,可以3D打印到组织中,从而加快人类伤口愈合的过程。

通过将天然血液用来修复组织的富含血小板的血浆(PRP)整合成一种水凝胶,研究小组已经能够创造出独特的、可再生的支架,他们说这种支架不仅能够快速愈合伤口,不留下疤痕组织,而且可以在外科手术中有更广泛的应用。

“现有的文献表明,虽然PRP已经存在于我们的血液中,有助于伤口愈合,但疤痕仍然可能发生,”RCSI教授Fergal O 'Brien说。“通过将PRP 3D打印到生物材料支架中,我们可以增加血管的形成,同时避免疤痕的形成,从而更成功地愈合伤口。”

“这项技术可能被用于再生不同的组织,因此极大地影响了不断增长的再生医学、3D打印和个性化医疗市场。”

rsi医学与健康科学大学校园内的一栋建筑。
该研究由一支团队领导的RCSI医学和健康科学。照片通过爱尔兰时代。

推进医疗科学

作为针对日常环境威胁的第一道防线,我们的皮肤实际上是人体中最大,最重要和复杂的器官。当这些外层被损伤破坏时,我们的组织通常能够独立愈合,如果留给其自己的装置,但一些较大的伤口会导致瘢痕或细胞不完全再生,前导患者患有慢性疾病的患者。

目前,对后者的治疗往往是通过伤口清洗、敷料和抗生素,或者在更极端的情况下,使用皮肤移植来完全替换受损组织。然而,就像其他类型的器官捐赠一样,天然兼容的健康皮肤很难找到,因此移植很少可行,特别是在治疗大型损伤时。

为了使这种植入物更容易获得,科学家们继续试验创造创伤愈合组织工程支架的想法。然而,制造这些组织可能非常昂贵,因为重组生长因子需要将它们充分血管化以供最终使用,因此它们在实践中取得的成功有限。

作为使用昂贵的替代方案,通常只有用于组织移植物的部分有效蛋白,因此提出了利用自然发生的PRP的RCSI团队。将患者的血小板直接应用于自己的皮肤会带来疤痕的风险,从而绕过这一点,科学家通过将其整合到3D可印刷水凝胶支架上,科学家已经找到了一种新的植入PRP的方式。

研究小组的prp支架对鸡胚胎的影响。
测试表明,该团队的prp支架(右)可以加速细胞血管化50%。图片来自《高级功能材料》杂志。

印刷platelet-loaded支架

为了使生物工程组织成为可能,研究人员首先从当地血库获得的样本中分离出PRP,然后将其与光引发剂和明胶混合到一种新型生物墨水中。一旦准备好,团队使用Allevi二世系统将材料挤出到支架中,其并未从过程中遭受任何尺寸或孔隙问题,并且比纯水凝胶样品更慢地降解。

制作了他们的第一个原型,科学家们继续评估他们的增长因子率超过14天,这在最终用途中至关重要。在这些试验期间,发现支架被发现将10%的含量作为纯PRP释放出纯PRP,其血管内皮生长因子(VEGF)分散最快,这意味着它们可能比当前植入物更快地血管化。

作为最后的测试,该团队然后通过将它们移植到小鸡胚胎上来测试它们的伤口愈合组织,小鸡胚胎被孵化并打开以供分析。与仅由水凝胶组成的移植对照样本相比,研究人员的PRP支架可进一步增加40%的血管化,并触发小血管和毛细血管的生成。

因此,尽管科学家们承认他们的移植物需要进一步的测试来更好地理解宿主对移植的免疫反应,他们说他们的研究代表了一种“治疗复杂伤口的范式转换方法”,这可能最终产生一个单阶段的伤口愈合程序。

该团队总结道:“我们的技术可以应用于其他组织工程领域,增强血管化和避免纤维化。”“此外,使用3D打印植入物中PRP释放的自体生长因子在临床翻译方面有很大的潜力,与使用重组生长因子相比有几个优势。”

香港创新。Nhas partnered with T&R Biofab to use its 3D bioprinting technology for fabricating human skin. Image via T&R Biofab.
制造的人体皮肤越来越多地用于临床试验中的产品测试。通过T&R Biofab图像。

生物打印的皮肤植入潜力

他们可能没有将其转录到外科剧院,但是3D生物印刷组织在去年的突飞猛进和界限。就在上个月,NOVOPLASM财团宣布已开发出一个治疗感染烧伤的新方法并结合生物打印和冷等离子体技术,改善皮肤移植的伤口愈合。

今年早些时候,科学家们宾夕法尼亚州立大学也想出了一个办法同时修复皮肤和骨骼疾病,其中两个独特的生物油墨可以直接生成伤口部位。利用他们的方法,该团队在单一测试程序期间,该团队已经能够快速修复大鼠模型的头骨和皮肤上的洞。

同样,在护肤品市场中,喜欢韩国制药公司香港创新。N已经开发了自己的3D印刷皮肤模型,以便测试自身免疫和皮肤疾病药物。与BioPlinting专家合作收发Biofab在美国,该公司已公布计划,在皮肤病药物上市之前,将利用其人工组织对其功效进行深入研究。

研究人员的调查结果在其论文中详细说明了“3D打印支架与富含血小板的血浆结合显示血管生成潜能增强,而不诱导纤维化这项研究是由丽塔·伊巴涅斯、罗纳尔多·j·f·c·多·阿马拉尔、克里斯托弗·r·辛普森、萨拉·m·凯西、芮·l·赖斯、亚历山德拉·p·马奎斯、西亚拉·m·墨菲和费加尔·j·奥布莱恩共同撰写的。

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特色图片显示了团队植入的生物印刷式组织脚手架的特写镜头,其中缺乏疤痕被突出红色。通过高级功能材料杂志的图像。