利用微流控氣噴紡絲法大規模製備人造皮膚

2020-08-19 小材科研

大面積皮膚損傷修複目前是世界性難題，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，與南京醫科大學金陵臨床醫學院、東部戰區總醫院王革非教授合作，探索出一種新策略，利用微流控氣噴紡絲法製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。它也避免了臨床應用中的免疫排斥和二次手術的風險。研究成果日前發表於國際重要刊物《先進材料》上。

據介紹，迄今為止，大多數研究成果集中於小面積創麵皮膚的修復。在大面積燒傷以及腹腔開放後腹腔內臟器裸露保護方面的研究甚少。這主要是因為，腹腔開放後，創面面積相比其他部位損傷面積大，而且容易感染、沒有骨架做支撐、同時運送營養物質困難等難題阻礙了創面的癒合，使得人造皮膚材料的製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新的製備人造皮膚的策略。

「首先利用微流控氣噴紡絲法製備一個面積為140×40 cm2的大型納米纖維支架材料。」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，在基底上噴塗凝血酶（一種具有止血作用的白色至灰白色非結晶物質），讓凝血酶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粘合劑，可以直接粘合在傷口處，不需要再縫合。由於纖維直徑小，所以比表面積大，使纖維蛋白原同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增殖。「這一階段形成的複合纖維蛋白膠—納米纖維支架，我們稱之為人造皮膚，這種人造皮膚具有空氣透過率(164.635 m3/m2.h.kPa)、優異的機械強度(8.45 MPa)和快速的體內降解速率(7個月)，表明當創傷完全癒合後，人造皮膚材料也會慢慢自動降解。」崔婷婷說。

「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。這主要是由於我們形成的纖維蛋白凝膠粘合劑具有抗菌抗感染的作用，並且能促進新生血管的形成，這有利於為皮膚組織運送營養物質。」論文共同第一作者、南京醫科大學碩士研究生餘加飛說,「我們最終發現了毛囊的再生，這表明了新生皮膚的最終形成。」餘加飛介紹，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，可以證明形成了具有同樣的結構和功能的再生組織，實現了表皮的完美再生。

「通過體內研究表明，我們的人造皮膚材料被成功應用於大鼠腹部大面積皮膚缺損處活體實驗中。表明人造皮膚材料可以迅速修復大面積腹壁缺損並促進傷口組織再生。此外，它避免了臨床應用中的免疫排斥和二次手術的風險。」陳蘇教授表示，該研究提供了一種簡便的途徑來再生大規模堅韌的皮膚，這在腹壁缺損修復等領域顯示出廣闊的應用前景。

來源：微流控

論文連結：

https://doi.org/10.1002/adma.202000982

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