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新突破:3D打印出人造皮肤
发布时间:2020-05-28 10:58:59 作者:基金会

据新华社新德里5月10日电,印度研究人员成功用3D生物打印技术打印出人造皮肤,具有与天然人体皮肤相似的解剖学结构和生化特性等,将来可在化妆品、皮肤药物等测试中广泛应用。

 

3D技术仿真模拟生物材料再造人类皮肤

人类皮肤主要分为由成纤维细胞等构成的真皮层以及由角质细胞和黑色素细胞等组成的表皮层。这两层之间的连接形态是波浪状的,它给表皮层提供机械支撑,使两层相互粘在一起,以支持皮肤结构稳定。

印度理工学院研究人员采用3D计算机辅助设计技术,成功模拟上述波浪状连接形态,用该模型每次可打印10层真皮和8层表皮人造皮肤。研究人员表示,下一步将继续探索在3D打印出的皮肤上生长毛发的可能性。

据介绍,打印人造皮肤使用了生物材料,其中真皮层材料使用“生物墨水”与成纤维细胞等混合,表皮层材料使用“生物墨水”与角质细胞和黑色素细胞等混合。测试显示,这种方式打印的人造皮肤可在长达3周内保持原有尺寸。

“生物墨水”是用于3D生物打印的基质材料,类似细胞外基质环境,便于打印后细胞进一步发育,并建立细胞之间的通信。目前,基金会承研单位山东银丰生命科学研究院基于前期已开发出具有较好的生物相容性的同种异体组织工程修复材料,制定了3D生物打印路线图,致力于新型生物打印”墨水”的研究,以期利用3D生物打印技术,实现生物支架的快速、精细化和定制化成型,为因手术、各种疾病和意外造成的组织缺失、损伤提供更加精准的个性化修复材料。

 

多国开启皮肤研究,解决皮肤移植来源瓶颈

同时,据美国物理学家组织网报道,美国斯坦福大学的女科学家鲍哲南领导的团队为人造电子皮肤新添了透明和可拉伸功能,让人造电子皮肤朝人类真实皮肤更近了一步。这是人类对人造皮肤进行研究获得的最新成果。

  在德国弗劳恩霍夫表面工程与生物技术研究所,科学家们建造了一个新的皮肤工厂,该工厂每月能制造出5000块硬币大小的白色的半透明组织。科学家们表示,他们也能够制造出棕色的皮肤。整个皮肤制造过程由机器人控制,机器人监控细胞的液体培养基的情况并小心翼翼地切除色样以预防感染。

不过,到目前为止,这些物质还没有被用于皮肤移植,但科学家们表示,未来,他们可以通过简单的流水线制造出皮肤、气管等身体组织。

 

目前,烧伤病患和其他病人需要的皮肤要么是接受移植而来;要么剜肉补疮,从自己身体的其他组织处获得,然而,皮肤移植是个非常痛苦且危险的过程,而且效率也不高。因此,人造皮肤的研究,将有效解决皮肤移植的来源问题。

皮肤,被忽视的“保护神”

   在所有人类器官中,皮肤常常被我们忽视和胡乱对待,皮肤是我们身体器官和组织的“保护神”,通过传递各种感觉帮助我们避免伤害,确保我们身处合适的温度和环境下。另外,皮肤的自我更新和恢复功能也非常强大。

不仅如此,皮肤的一些特性也可以应用于其他方面,比如帮助安装了义肢的人重新获得他们已经失去的某些能力。而且,一些具有触觉感知能力的电子皮肤能帮助义肢理解握紧一个苹果、一双手或一块钢铁所需力量的细微差异。 

  现在,有很多科学家正在尝试复制皮肤所拥有的这些让人受益的属性,研制各种人造皮肤。也有科学家们正在拓展人类皮肤本身的性质,让其变身为21世纪连接人机之间的“桥梁”。