作為人體面積最大的器官，皮膚是抵抗外界細(xì)菌入侵的第一道防線。然而，燙傷、燒傷等事故常導(dǎo)致皮膚受損，如何構(gòu)造人造皮膚來(lái)修復(fù)替代缺損的皮膚組織始終是一大挑戰(zhàn)。我們的皮膚柔軟、可拉伸，還能感知冷熱干濕，人造皮膚是否也能夠具備同樣的功能?近日，南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳蘇教授課題組研發(fā)出一種基于雙溶劑相轉(zhuǎn)移原理的微流控紡絲新技術(shù)，其構(gòu)筑的新型人造皮膚給我們帶來(lái)許多驚喜。

“人造皮膚并非一個(gè)新的領(lǐng)域，但皮膚修復(fù)的世界性技術(shù)難題卻尚未被攻破。”陳蘇在接受《科技周刊》記者專(zhuān)訪時(shí)表示，以腹部皮膚為例，由于人體運(yùn)動(dòng)、進(jìn)食量等的不斷變化，腹部皮膚在橫向和縱向都具有很好的彈性。“但此前所研制的人造皮膚大多只能做到橫向或者縱向單向的強(qiáng)拉力，很難應(yīng)用于腹部等大面積創(chuàng)傷。”為此，陳蘇團(tuán)隊(duì)自?xún)赡昵伴_(kāi)始潛心探索，借助基于雙溶劑相轉(zhuǎn)移原理的微流控紡絲技術(shù)，他們首次提出了一種具有廣譜性制備高強(qiáng)度螺旋纖維方法。

陳蘇介紹，微流控紡絲技術(shù)最早由我國(guó)科學(xué)家研發(fā)，主要是通過(guò)微流控芯片實(shí)現(xiàn)紡絲。其優(yōu)勢(shì)在于，在紡絲的過(guò)程中，絲纖維的形貌和結(jié)構(gòu)可人為進(jìn)行控制，從而制備多功能纖維。“微流控紡絲技術(shù)因其高傳熱質(zhì)效率、纖維結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)可控等特點(diǎn)，在組織工程、人造皮膚和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。”論文第一作者劉吉東博士表示，微流控技術(shù)可構(gòu)筑化學(xué)交聯(lián)的螺旋微納纖維，但目前螺旋纖維原材料集中在海藻酸鈉、殼聚糖或葡聚糖等聚合物上，原材料的局限性導(dǎo)致產(chǎn)物強(qiáng)度低，限制了螺旋纖維的發(fā)展和應(yīng)用。

通過(guò)設(shè)計(jì)微流控芯片內(nèi)相出口內(nèi)徑及芯片傾斜角度，團(tuán)隊(duì)對(duì)螺旋纖維半徑、螺距及幅度實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控，從而利用多種高強(qiáng)度聚合物材料構(gòu)筑新螺旋結(jié)構(gòu)人造皮膚。“這種新螺旋微纖維雙向拉伸強(qiáng)度均超過(guò)14MPa，約為同類(lèi)型靜電紡絲纖維的6倍。”陳蘇進(jìn)一步解釋?zhuān)?dāng)我們?cè)谧呗窌r(shí)，臟器常常會(huì)碰觸到皮膚內(nèi)側(cè)，這也就意味著如果人造皮的強(qiáng)度太強(qiáng)，不斷摩擦間便有可能導(dǎo)致內(nèi)臟的損傷。“相較于傳統(tǒng)直纖維膜，螺旋纖維膜與內(nèi)臟接觸面積更小，是前者的4%。”陳蘇舉例，螺旋形貌使人造腹壁具有雙向拉伸性，其機(jī)械性能及彈性更接近于人體組織。“就好比織布時(shí)用的紗支和密度不一樣，布匹的性能就不一樣。螺旋纖維膜由于雙向拉伸彈性強(qiáng)，承載壓強(qiáng)大，更能‘托’住臟器，防止內(nèi)臟‘漏’出來(lái)，同時(shí)避免切口疝形成，也促進(jìn)傷口更快愈合。”

那么，植入這種新型人造皮膚，人體是否會(huì)發(fā)生排異反應(yīng)呢?“所謂的人造皮膚是指纖維支架層加上細(xì)胞層，而之所以會(huì)發(fā)生排異反應(yīng)主要是因?yàn)榧?xì)胞層的來(lái)源并非是病人本身。”陳蘇告訴記者，團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的新型人造皮膚具有很強(qiáng)的吸收細(xì)胞的能力，且有著很好的生物相容性。在植入這種新型人造皮膚后的一兩年時(shí)間里，自身細(xì)胞不斷被吸附至螺旋纖維膜上，并逐漸“長(zhǎng)成”皮膚。等到傷口愈合后，這層螺旋纖維膜無(wú)需取出，而會(huì)被生物降解，避免了對(duì)愈合部位的二次傷害。“用自身的細(xì)胞來(lái)‘長(zhǎng)新皮’自然也就不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)。”

陳蘇表示，利用這種螺旋纖維膜還可以打造一款能實(shí)現(xiàn)“零疤痕”的“創(chuàng)口貼”。“以往我們?cè)诟顐?，由于傷口所產(chǎn)生的膿水，導(dǎo)致傷口周?chē)雀桑兴膫谥虚g則后干，這也常常導(dǎo)致中間突起的組織增生。而這種人造皮膚式的‘創(chuàng)口貼’將修復(fù)處表面創(chuàng)口轉(zhuǎn)化為平面，同時(shí)進(jìn)行皮膚‘換新’，因此可以實(shí)現(xiàn)‘零疤痕’。”

相關(guān)資料顯示，我國(guó)每年嚴(yán)重?zé)齻牟∪擞薪?0萬(wàn)人次，如果以燒傷病人每人燒傷30%皮膚來(lái)計(jì)算，平均治療一個(gè)人需要4500平方厘米。“人造皮膚市場(chǎng)巨大，但這一領(lǐng)域恰恰也是尚未得到足夠關(guān)注的‘生命死角’。”記者了解到，去年8月份陳蘇教授課題組發(fā)表于國(guó)際刊物《先進(jìn)材料》上的研究成果，探索出的利用微流控氣噴紡絲法制備大面積高強(qiáng)度的人造皮膚，已在腹壁缺損修復(fù)中顯示出巨大潛力。而此次研發(fā)的新型人造皮膚較之氣噴紡絲制備的人造皮膚，敷料接觸面更小，皮膚組織更不容易粘連，愈合效果更好，該研究成果日前也被《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志刊發(fā)。“非常期待能夠和相關(guān)企業(yè)及醫(yī)院合作，盡快推進(jìn)這項(xiàng)研究成果進(jìn)入臨床。”陳蘇表示，目前階段所“長(zhǎng)”出來(lái)的腹部“新皮膚”只能將破損處“補(bǔ)”起來(lái)，但由于缺乏神經(jīng)細(xì)胞，要想和正常皮膚一樣能夠感知冷熱、壓力或者干濕，未來(lái)仍需不斷探索。(記者 謝詩(shī)涵)

標(biāo)簽： 新型人造皮膚 皮膚 細(xì)菌入侵 皮膚受損