無(wú)需縫合，自動(dòng)降解 新型人造皮膚破解大面積損傷修復(fù)難題
皮膚作為人體最大的組織器官，在維持體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及抗外界細(xì)菌感染方面至關(guān)重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年約有數(shù)百萬(wàn)人遭遇不同程度的燒傷，導(dǎo)致每年皮膚創(chuàng)傷修復(fù)再生花費(fèi)高達(dá)1萬(wàn)億元以上。
皮膚損傷修復(fù)尤其是大面積皮膚損傷修復(fù)是世界性難題。針對(duì)這一難題，南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院、材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳蘇教授與東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)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(qiáng)度的人造皮膚，在腹壁缺損修復(fù)中顯示出巨大的潛力。研究成果日前發(fā)表于國(guó)際刊物《先進(jìn)材料》。
可直接粘合在受損處
迄今為止，有關(guān)皮膚修復(fù)的大多數(shù)研究成果集中于小面積創(chuàng)面皮膚的修復(fù)。而大面積燒傷以及腹內(nèi)臟器裸露保護(hù)方面的研究甚少。這主要是因?yàn)楦箖?nèi)臟器暴露容易引發(fā)腸道感染、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送困難等，從而阻礙創(chuàng)面愈合，因此，人造皮膚材料的制備及應(yīng)用成為修復(fù)過(guò)程中最大挑戰(zhàn)。
針對(duì)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(fù)載形成納米纖維支架，并以此為基底生成皮膚組織。
針對(duì)傳統(tǒng)制備人造皮膚材料的力學(xué)性能差、透氣性差、纖維直徑粗、比表面積小及難以規(guī)模化等問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)利用微流控氣噴紡絲法，制備了一個(gè)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(xì)核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維組成，以聚己內(nèi)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(yè)大學(xué)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(fā)生反應(yīng)，在納米纖維支架表面形成一種叫纖維蛋白凝膠的粘合劑，直接粘合在傷口處，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(yīng)效率更高，同時(shí)纖維蛋白凝膠還能促進(jìn)成纖維細(xì)胞的擴(kuò)增。
“這一階段形成的復(fù)合纖維蛋白膠-納米纖維支架，我們稱(chēng)之為人造皮膚，這種人造皮膚具有一定的透氣性、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和快速的體內(nèi)降解速度，當(dāng)創(chuàng)傷完全愈合后，沒(méi)用完的人造皮膚材料還會(huì)自動(dòng)降解。”崔婷婷說(shuō)。
再生皮膚上還長(zhǎng)出毛囊
皮膚組織形成的過(guò)程，也給課題組帶來(lái)驚喜。“在實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)了新生組織、肉芽、新生血管，同時(shí)傷口也慢慢收縮，這表明皮膚組織修復(fù)的過(guò)程已經(jīng)完成。這主要是由于我們形成的纖維蛋白凝膠粘合劑具有抗菌抗感染的作用，并且能促進(jìn)新生血管的形成，這有利于為皮膚組織運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。”前述論文共同第一作者、南京醫(yī)科大學(xué)碩士研究生余加飛說(shuō)。
在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)再生的皮膚上長(zhǎng)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(dāng)表皮全層缺損時(shí)，機(jī)體修復(fù)時(shí)常由無(wú)毛囊結(jié)構(gòu)結(jié)締組織來(lái)填補(bǔ)，使之失去原有組織的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和功能的再生組織，實(shí)現(xiàn)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(fù)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(fù)大面積腹壁缺損并促進(jìn)傷口組織再生。”陳蘇表示，該研究為大規(guī)模皮膚再生提供了一種簡(jiǎn)便的途徑，它在腹壁缺損修復(fù)等領(lǐng)域?qū)@示出廣闊的應(yīng)用前景。
本報(bào)記者 金 鳳 通訊員 周 偉