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新型人造皮膚破解大面積損傷修復難題
發布時間:2020-09-11     作者:   來源:科技日報   分享到:

皮膚作為人體最大的組織器官,在維持體內環境穩定及抗外界細菌感染方面至關重要。據統計,我國每年約有數百萬人遭遇不同程度的燒傷,導致每年皮膚創傷修復再生花費高達1萬億元以上。

皮膚損傷修復尤其是大面積皮膚損傷修復是世界性難題。針對這一難題,南京工業大學化工學院、材料化學工程國家重點實驗室陳蘇教授與東部戰區總醫院王革非教授合作,探索出一種新策略,即利用微流控氣噴紡絲法制備大面積高強度的人造皮膚,在腹壁缺損修復中顯示出巨大的潛力。研究成果日前發表于國際刊物《先進材料》。

可直接黏合在受損處

迄今為止,有關皮膚修復的大多數研究成果集中于小面積創面皮膚的修復。而大面積燒傷以及腹內臟器裸露保護方面的研究甚少。這主要是因為腹內臟器暴露容易引發腸道感染、營養物質運送困難等,從而阻礙創面愈合,因此,人造皮膚材料的制備及應用成為修復過程中最大挑戰。

針對這一難題,陳蘇課題組探索出一種制備人造皮膚的新策略,即制備大面積可生物降解的纖維蛋白密封劑,這些纖維蛋白作為負載形成納米纖維支架,并以此為基底生成皮膚組織。

針對傳統制備人造皮膚材料的力學性能差、透氣性差、纖維直徑粗、比表面積小及難以規模化等問題,研究團隊利用微流控氣噴紡絲法,制備了一個面積為140厘米×40厘米的大型納米纖維支架材料。“這一納米纖維支架是由一種超細核殼結構的納米纖維組成,以聚己內酯/絲素蛋白為核,以纖維蛋白原為殼,纖維平均直徑只有65納米。”前述論文第一作者、南京工業大學博士生崔婷婷介紹,以此納米纖維支架為基底,在基底上噴涂的凝血酶,可以與支架表面的纖維蛋白原發生反應,在納米纖維支架表面形成一種叫纖維蛋白凝膠的黏合劑,直接黏合在傷口處,不需要再縫合。

由于纖維直徑小,所以比表面積大,纖維蛋白原與凝血酶的反應效率更高,同時纖維蛋白凝膠還能促進成纖維細胞的擴增。

“這一階段形成的復合纖維蛋白膠-納米纖維支架,我們稱之為人造皮膚,這種人造皮膚具有一定的透氣性、優異的機械強度和快速的體內降解速度,當創傷完全愈合后,沒用完的人造皮膚材料還會自動降解。”崔婷婷說。

再生皮膚上還長出毛囊

皮膚組織形成的過程,也給課題組帶來驚喜。“在實驗中,我們發現了新生組織、肉芽、新生血管,同時傷口也慢慢收縮,這表明皮膚組織修復的過程已經完成。這主要是由于我們形成的纖維蛋白凝膠黏合劑具有抗菌抗感染的作用,并且能促進新生血管的形成,這有利于為皮膚組織運送營養物質。”前述論文共同第一作者、南京醫科大學碩士研究生余加飛說。

在接下來的實驗中,研究團隊還發現再生的皮膚上長出毛囊。“這表明新生皮膚的最終形成。”余加飛介紹,毛囊是皮膚的重要附屬器官,當表皮全層缺損時,機體修復時常由無毛囊結構結締組織來填補,使之失去原有組織的結構和功能,形成不完全性病理性再生。而毛囊的再生,證明形成了與皮膚組織具有同樣結構和功能的再生組織,實現了表皮的完美再生。

“活體研究表明,我們的人造皮膚材料能成功修復大鼠腹部的大面積皮膚缺損,表明人造皮膚材料可以迅速修復大面積腹壁缺損并促進傷口組織再生。”陳蘇表示,該研究為大規模皮膚再生提供了一種簡便的途徑,它在腹壁缺損修復等領域將顯示出廣闊的應用前景。(科技日報記者金鳳 通訊員周偉)

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