[發明專利]基于3D打印的血管化雙層工程皮膚及其制備方法

有效

• 申請號: 202110900664.3
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113604421B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 張廣亮
• 申請（專利權）人: 蘇州瑞華骨科醫院有限公司;蘇州瑞膚生物科技有限公司
• 主分類號: C12N5/071
• 分類號: C12N5/071
• 代理公司: 北京智丞瀚方知識產權代理有限公司 11810
• 代理人: 姜司晨

本發明提供了基于3D打印的血管化雙層工程皮膚，包括有真皮層皮膚組織和表皮層皮膚組織，所述真皮層皮膚組織通過基于牽張力控制的3D打印方式得到；所述表皮層皮膚組織接種于真皮層皮膚組織表面；還提供了其制備方法。本發明提供的基于3D打印的血管化雙層工程皮膚，通過3D生物打印的方式構建了真皮層皮膚組織及接種于真皮層皮膚組織表面的表皮層皮膚組織，此構建方式可通過改變3D打印的框架結構間距控制牽張力的大小，不僅能夠有效促進表皮層皮膚組織中細胞的增殖，同時還可精確控制血管分支形成，為構建具有類似正常雙層皮膚組織的組織工程皮膚提供了有效支撐，擴展了組織工程皮膚在創面修復方面的臨床應用。

技術領域

本發明涉及生物工程技術領域，具體涉及基于3D打印的血管化雙層工程皮膚及其制備方法。

背景技術

創傷是臨床外科常見病、多發病。隨著交通事故、機械傷的增多，創傷病人數在逐年增加。對于創傷的治療，及早地覆蓋創面，一方面能夠減少創面污染，另一方面能夠保護創面，防止創傷程度加重，對于降低治療成本，減少死亡率具有重要意義。

目前臨床上用于覆蓋創面的組織為自體組織、異體組織、異種組織和組織工程學皮膚。自體組織主要是皮片及皮瓣，來源于患者自體組織，切取時，會產生二次損傷；供區常常伴有疼痛、創面不愈合、瘢痕形成影響外觀及功能等并發癥。另外，若損傷面積過大，很難從患者自體獲得足夠的、高質量的自體組織來覆蓋創面；常用的異體組織為異種皮(如豬皮)、異體皮(如尸體皮)，但因為移植后很快會發生免疫排斥反應，所以僅能起到暫時覆蓋作用。而組織工程皮膚具有來源豐富、低免疫原性等優點，是修復創面的理想材料之一，也是目前創面修復領域研究的熱點。

目前商品化的組織工程皮膚主要有表皮替代物(如Epidex、安體膚)、真皮替代物(如Integra、Dermagraft)和表皮-真皮替代物(如Apligraf)，并且已經應用于臨床，但并沒有獲得滿意的臨床效果，大部分的病例雖經歷了初期成功的移植，但后期這些皮膚替代物都會丟失。失敗的主要原因是這些組織的功能持久性較差。而移植皮膚組織的功能持久性取決于體外培養的表皮干細胞的增殖潛能是否能夠維持。組織工程皮膚防止干細胞丟失的解決方式就是選用純度較高的表皮干細胞，并在皮膚組織制備過程中保持干細胞的數目。在制備組織工程皮膚的過程中，表皮干細胞相對于分化的角質細胞的優勢越來越被認可。Pellegrini等將表皮細胞分離得到的細胞分為干細胞和增殖細胞兩組，分別接種到含有成纖維細胞的I型膠原內制成雙層皮膚替代物，培養2月后，發現前者(干細胞組)仍保持正常上皮組織的形態，而后者(增殖細胞組)失去了上皮形態。因此，制備組織工程皮膚時如何維持表皮干細胞的增殖潛能是至關重要的技術點。

目前的研究人員認為，選擇合適的培養條件是減少組織工程皮膚制備過程中干細胞丟失的重要手段。Dunnwald等將表皮干細胞接種到含有成纖維細胞的I型膠原上，培養6個月后，制作的組織仍能保持正常的表皮形態。Trappmann等將表皮干細胞接種在不同彈性模量的聚丙烯酰胺?(Polyacrylamide?PAAm)的水凝膠中，結果發現強度越大的水凝膠中表皮干細胞分化的比例越少。Choi等采用ACQ(Alanine-cysteine-glutamine)培養表皮細胞，發現具有增殖能力的表皮干細胞比對照組明顯增多。Zhan?等通過細胞增殖和DNA合成檢測，發現一氧化氮能夠促進表皮干細胞的增殖，并且FOXG1-c-Myc信號通路在其中起到了一定作用。至目前位置，促進表皮干細胞增殖的研究并不多，且大多集中在機制研究中，而以表皮干細胞為種子細胞構建組織工程皮膚的應用報道更不多見。

另外，組織工程皮膚本身未建立血管系統。若受區血管床條件差，不能為移植組織提供足夠的營養時，移植組織也易發生缺血壞死。故此解決組織工程皮膚移植后的血液循環問題是組織工程產品推廣到臨床應用的首要前提。組織或器官的血管化是解決移植后組織或器官缺血問題較為可靠的方式，再生的組織或器官預先形成微血管，移植后與受區血管網迅速建立血液循環，從而為移植的組織或器官提供足夠的營養物質，排出廢物。因此，當前的技術背景下，皮膚組織的血管化研究是目前皮膚組織工程的重要方向之一。