定製皮膚的原位3D列印是組織工程的一大進步

近年來，生物列印已被證明是組織工程應用的重要工具，並且它對於皮膚組織的製造具有很大的希望。來自Wake Forest再生醫學研究所（WFIRM）的一個團隊通過開發移動皮膚生物列印系統的概念驗證證明了這方面的進展，該系統提供了對全層傷口的快速現場管理。該原型旨在用於傷口癒合和直接覆蓋患者的大傷口區域。實驗是在小鼠和豬皮上進行的，因此這項實驗距離在人類中進行試驗還需要幾年的時間。現在，如果你想修理好腿，這是個好消息。儘管如此，該研究代表了潛在的個性化傷口治療方法的顯著進步，因為它與直接在患者身上直接生物列印皮膚的其他方法相似並且更進一步。

它也代表了Wake Forest公司提出的一項非常具有戰略意義的知識產權舉措，可以申請專利並利用大規模傷口治療的合理途徑。生物列印梯度，正確的血管化，實際實現患者特定的生物列印，掃描和列印的組合以及皮膚的原位列印都是關鍵領域。這一點尤為重要，因為與其他在該領域工作的人相比，Wake Forest在過發布新聞的速度快，出版速度慢。

WFIRM團隊的一名成員與生物印表機合作

這很突出，因為這個想法可以代表醫療保健方面的重大改進。由燒傷、糖尿病或靜脈和壓力性潰瘍引起的大的，不癒合的或慢性傷口對患者來說是負擔並且意味著醫療服務的巨大成本。僅在美國，每年有700多萬患者患此病，每年的支出為250億美元。因此，沒有必要向社會解釋再生醫學的改進的重要性。

科學家開發的輔助系統為改進這一問題邁出了一步。這是一台可以直接在病人身上定製皮膚組織的機器。

通過WFIRM展示皮膚生物印表機規模的示意圖

皮膚生物印表機系統的主要組成部分包括手持式3D掃描儀和帶XYZ移動系統的列印頭，該系統包含8個260μm直徑的噴嘴，每個噴嘴由獨立的點膠馬達驅動。 ZScanner Z700掃描儀能夠以連續掃描方式捕獲整個傷口，並創建用於列印的傷口圖。

「掃描完成後，將傷口數據編輯成傷口模型。然後使用Geomagic Studio軟體處理掃描的傷口區域，將模型定向到標準坐標，以便導入Artcam是理想的。掃描數據採用STL文件的形式，該文件已從Geomagic輸出並輸入到Artcam 3D軟體中，以獲得列印填充體積所需的全部體積和噴嘴路徑。

一旦獲取數據，就可以修改它以更好地適應傷口的結構來治療：「用戶可以定義一系列相應的圖像，其中每個非黑色像素對應於單元格下降，並且像素的顏色對應於要列印的單元格類型。此方法允許用戶使用任何配置中的任何單元格類型創建複雜結構。最後，通過列印頭配置向用戶提供印表機中載入的可用單元類型列表。

準備就緒後，它將用於生成填充體積和噴嘴頭的列印路徑點。輸送系統類似於傳統噴墨列印中使用的輸送系統。它有幾個墨盒，每個墨盒包含不同的生物材料，每個噴嘴都連接到一個單獨的墨盒上。它直接在傷口處列印3D雙層皮膚替代品，包括與患者傷口完全匹配的真皮成纖維細胞和表皮角質形成細胞。

「然後將傷口深度分成Z軸上的層以確定哪些層對應於真皮和表皮。每層覆蓋一系列覆蓋整個傷口區域的XY線。這些線與基於盒的傳送系統結合使用以確定印表機的路徑。皮膚細胞傳遞系統由定製軟體控制，該軟體採用基於Microsoft.NET Framework 2.0並用C 編寫的三層架構設計。

使這項技術與眾不同的是，皮膚生物印表機具有移動性，可以通過掃描和測量患者的傷情，直接在患者身上定製皮膚組織。通過數據的編輯和操作，可以管理廣泛的傷口表面並沉積精確定製的生物材料，模擬皮膚。

與用於癒合傷口的現有技術（例如使用手動接種的基質或細胞噴霧）相比，這具有可能的優點。生物列印的皮膚可能被證明是最合適的，因為它能夠將特定細胞類型放置到所需位置並創建複雜的皮膚結構，從而改善傷口癒合，具有更好的美學特性。從知識產權的角度來看，Wake Forest確實非常及時地披露了最簡單的皮膚組織個性化原位3D列印途徑。

同時，這種技術在應用於小鼠和豬皮傷口時顯示出積極的結果。其成功的未來取決於這種方法能否成功地在人類身上進行臨床試驗，並取得良好的結果，我們都希望如此。

來源：3D列印商情

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