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人工真皮 3D打印皮肤 烧伤患者不再需要“挖肉补疮”

2017-10-24 来源:浙江在线

在浙江大学医学院附属第二医院(以下简称“浙医二院”)的2号楼6楼,一扇写着“烧伤病房,谢绝探视”的门将烧伤病人与家属隔离。门内,每天都在上演着与死神争分夺秒的生命赛跑。

  这里的医护,走路带风,仿佛高速运转的机器。病人病情危急又极易出现变数,密集的手术如同战争般一场场打响。从病人背部、臀部等隐蔽部位选取完好皮肤,用电动取皮刀精确割下,再“移植”到坏死的皮肤上,像这样取皮、植皮、抗感染……每一步都是一场惊心动魄而又旷日持久的苦战。

  韩春茂是这里的“头儿”,在烧伤治疗领域已走过30多年的历程。长期的工作中,每次看到患者在植皮换药时要承受巨大的痛苦,他都会暗下决心,一定要找到减轻患者痛苦的更好办法。

  浙江在线记者自浙医二院获悉,自从1999年,韩春茂开始组织工程皮肤方面的研究起,尤其是18年来致力于人工真皮的研究与开发,最近,韩春茂带领其团队研制的人工真皮产品已通过形式检验,正在进入临床试验阶段。“临床试验一般需要2~3年,如果顺利,就可以投入使用,烧伤患者不再需要挖肉补疮。”

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人工真皮

  18年致力人工真皮研究与开发

  从纺织学获灵感解决技术难题

  “大面积烧伤病人救治成功率不够高,有些供需不够导致病人死亡,或者即使存活了疤痕很多,实际上很多问题在临床上是长期存在的。”韩春茂告诉记者,目前,烧伤患者植皮来源主要是身体隐蔽部位的完好皮肤,但如果大面积烧伤并且伤情严重,对于供皮部位的损害也很大,而且往往会留下一道道丑陋的疤痕。

  “所以我刚刚进入到临床以后,就一直想做点研究,改善这种现状,治疗更多的病人。”18年前,韩春茂开始与浙大高分子学院合作,致力于组织工程皮肤方面的研究,其中一项重要的内容,便是人工真皮的研究与开发。

  将人工真皮移植到创面上,再覆上一层薄薄的自体表皮,最大程度减少对完好皮肤的损害。

  然而,目前美国的Integra人工真皮存活时间需要三周,“时间越长,移植部位感染的风险越大。”韩春茂表示,要缩短存活时间,必须加快人工真皮的血管化进程。

  韩春茂带领他的团队投入到艰苦的研发工作中。2002年,向浙江省自然科学基金申请了“胶原多孔膜的血管化研究”项目,为人工真皮的血管化研究打下了良好的基础。2013年,团队又向省基金申请了“强化型真皮再生模板的优化构建及其促进烧伤创面愈合的机制研究”项目,顺利获得通过。

  “强化型的就是把一个高分子材料的编织网放进去了,强化了它整个真皮支架,使得它的机械强度更高。” 韩春茂解释说,人工真皮一般有0.1毫米的孔径,为的是让细胞顺利通过,如果想让血管也能顺利通过并生长,就需要使孔径变大,但孔径变大后会带来新的问题——容易塌陷。

  为了解决这个难题,韩春茂每天都在冥思苦想。最终,灵感来自于从事纺织行业的夫人——用编织技术,布料就不容易变形,同样的编织网是不是也能放进人工真皮里呢?“强化型真皮再生模板”因此诞生。

  很多人会担心,人工真皮的成分是什么?会与人体产生排异反应吗?韩春茂表示,人体真皮大部分是胶原,所以人工真皮的主要成分也是胶原,取材于牛跟腱。使用时将可能引起排异反应的抗原决定簇去掉,就不会发生排异反应,能在人体上乖乖“安家”了。

  仅10天就能完成血管化

  人工真皮样品进入临床试验阶段

  2016年,韩春茂团队顺利研制出了人工真皮样品。尽管这片人工真皮只有掌心这么大,但科技含量很高。

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  韩春茂告诉记者,人工真皮样品的效果已在大动物实验中得以证实——在小猪背部切下一块巴掌大的皮,再植入同等大小的人工真皮,仅需10天就能完成血管化,时间比美国Integra人工真皮缩短了近一半,是目前人工真皮血管化最快的时间。

  从三周到十天,这是一个巨大的进步。但韩春茂明白,从样品出炉到产品真正走入市场,仍然有着不小的距离。目前,人工真皮的研究,仍然处在被部分发达国家垄断的局面。半块手掌大人工真皮的价格相当于一台iphone7手机。这让很多国内患者望而却步。

  如何打破垄断,降低产品成本,让更多患者享受到科研创新带来的福祉,是韩春茂和他的团队一直考虑的问题。

  2016年,韩春茂带领课题组联合国内的顶尖科研院所和企业,获得了国家“十三五”重点研发计划项目的资助,总经费6000余万元,继续致力于组织工程皮肤的研发和产业化。

  目前项目进展顺利,人工真皮产品已通过形式检验,正在进入临床试验阶段。

  值得一提的是,韩春茂团队还研制出一款“表皮细胞富集器”,只需取一片纸样薄的表皮细胞,就能培养出40倍,甚至80倍的表皮细胞,大大提高了表皮利用率。

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表皮细胞富集器

  此外,韩春茂的课题组也新采购了一台国内最先进的生物3D打印机,致力于更高级生物修复材料的研制,实验一旦成功,就能实现人工皮肤的即打即用,真正做到为患者提供个体化治疗方案。

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3D打印机

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