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科技日报|新型人造皮肤破解大面积损伤修复难题，无需缝合自动降解

皮肤作为人体最大的组织器官 ， 在维持体内环境稳定及抗外界细菌感染方面至关重要 。 据统计 ， 我国每年约有数百万人遭遇不同程度的烧伤 ， 导致每年皮肤创伤修复再生花费高达1万亿元以上 。
皮肤损伤修复尤其是大面积皮肤损伤修复是世界性难题 。 针对这一难题 ， 南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室陈苏教授与东部战区总医院王革非教授合作 ， 探索出一种新策略 ， 即利用微流控气喷纺丝法制备大面积高强度的人造皮肤 ， 在腹壁缺损修复中显示出巨大的潜力 。 研究成果日前发表于国际刊物《先进材料》 。
可直接粘合在受损处
迄今为止 ， 有关皮肤修复的大多数研究成果集中于小面积创面皮肤的修复 。 而大面积烧伤以及腹内脏器裸露保护方面的研究甚少 。 这主要是因为腹内脏器暴露容易引发肠道感染、营养物质运送困难等 ， 从而阻碍创面愈合 ， 因此 ， 人造皮肤材料的制备及应用成为修复过程中最大挑战 。
针对这一难题 ， 陈苏课题组探索出一种制备人造皮肤的新策略 ， 即制备大面积可生物降解的纤维蛋白密封剂 ， 这些纤维蛋白作为负载形成纳米纤维支架 ， 并以此为基底生成皮肤组织 。
针对传统制备人造皮肤材料的力学性能差、透气性差、纤维直径粗、比表面积小及难以规模化等问题 ， 研究团队利用微流控气喷纺丝法 ， 制备了一个面积为140厘米×40厘米的大型纳米纤维支架材料 。 “这一纳米纤维支架是由一种超细核壳结构的纳米纤维组成 ， 以聚己内酯/丝素蛋白为核 ， 以纤维蛋白原为壳 ， 纤维平均直径只有65纳米 。 ”前述论文第一作者、南京工业大学博士生崔婷婷介绍 ， 以此纳米纤维支架为基底 ， 在基底上喷涂的凝血酶 ， 可以与支架表面的纤维蛋白原发生反应 ， 在纳米纤维支架表面形成一种叫纤维蛋白凝胶的粘合剂 ， 直接粘合在伤口处 ， 不需要再缝合 。
由于纤维直径小 ， 所以比表面积大 ， 纤维蛋白原与凝血酶的反应效率更高 ， 同时纤维蛋白凝胶还能促进成纤维细胞的扩增 。
“这一阶段形成的复合纤维蛋白胶-纳米纤维支架 ， 我们称之为人造皮肤 ， 这种人造皮肤具有一定的透气性、优异的机械强度和快速的体内降解速度 ， 当创伤完全愈合后 ， 没用完的人造皮肤材料还会自动降解 。 ”崔婷婷说 。
再生皮肤上还长出毛囊
皮肤组织形成的过程 ， 也给课题组带来惊喜 。 “在实验中 ， 我们发现了新生组织、肉芽、新生血管 ， 同时伤口也慢慢收缩 ， 这表明皮肤组织修复的过程已经完成 。 这主要是由于我们形成的纤维蛋白凝胶粘合剂具有抗菌抗感染的作用 ， 并且能促进新生血管的形成 ， 这有利于为皮肤组织运送营养物质 。 ”前述论文共同第一作者、南京医科大学硕士研究生余加飞说 。
在接下来的实验中 ， 研究团队还发现再生的皮肤上长出毛囊 。 “这表明新生皮肤的最终形成 。 ”余加飞介绍 ， 毛囊是皮肤的重要附属器官 ， 当表皮全层缺损时 ， 机体修复时常由无毛囊结构结缔组织来填补 ， 使之失去原有组织的结构和功能 ， 形成不完全性病理性再生 。 而毛囊的再生 ， 证明形成了与皮肤组织具有同样结构和功能的再生组织 ， 实现了表皮的完美再生 。
【科技日报|新型人造皮肤破解大面积损伤修复难题，无需缝合自动降解】“活体研究表明 ， 我们的人造皮肤材料能成功修复大鼠腹部的大面积皮肤缺损 ， 表明人造皮肤材料可以迅速修复大面积腹壁缺损并促进伤口组织再生 。 ”陈苏表示 ， 该研究为大规模皮肤再生提供了一种简便的途径 ， 它在腹壁缺损修复等领域将显示出广阔的应用前景 。
采访人员 金 凤 通讯员 周 伟


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