釜山國立大學通過3D打印脂肪組織改善和加快傷口愈合

2025年3月13日，南極熊獲悉，韓國釜山國立大學（PNU）的研究人員開發(fā)了一種3D打印脂肪組織的技術(shù)，可以用于加速皮膚傷口愈合，并為慢性損傷和燒傷患者提供潛在的治療方案。這項研究的成果發(fā)表在《先進功能材料》雜志上，詳細探討了如何通過模仿脂肪細胞的自然特性來支持皮膚的再生過程。

△相關(guān)研究題目為“3D生物打印輔助組織組裝內(nèi)分泌脂肪單元以增強皮膚再生”（傳送門）

通常，人們認為脂肪僅是身體儲存能量的部位，但實際上，脂肪組織在身體恢復過程中扮演著重要角色。脂肪能夠釋放信號分子，促進組織修復，因此它對于身體的恢復過程至關(guān)重要。然而，在實驗室中復制脂肪組織一直具有挑戰(zhàn)性，因為傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法往往不能維持脂肪細胞的正常功能。

一個主要的難題在于，前脂肪細胞（即那些最終會分化成成熟脂肪細胞的細胞）傾向于擴散，而不是形成能夠有效工作的脂質(zhì)滴。為了克服這一難題，由助理教授Byoung Soo Kim領導的研究團隊開發(fā)了一種特殊的生物墨水，為脂肪細胞提供了適宜的發(fā)育和功能環(huán)境。

△脂肪組織3D生物打印的條件包括使用脂肪衍生的脫細胞細胞外基質(zhì)和藻酸鹽作為混合墨水

構(gòu)建生物打印脂肪以實現(xiàn)穩(wěn)定性和功能

這種生物墨水由1%脂肪衍生的細胞外基質(zhì)和0.5%藻酸鹽混合而成，有助于防止細胞過度遷移，同時促進它們成熟為完全形成的脂肪細胞。

為了確保工程脂肪細胞的正常功能，研究團隊發(fā)現(xiàn)細胞直徑必須小于600微米，以確保它們能夠獲得足夠的氧氣和營養(yǎng)。此外，將脂肪單元之間的距離保持在1000微米以內(nèi)，可以促進通過旁分泌信號的脂肪形成，因為細胞通過釋放信號分子進行交流。

△構(gòu)建生物打印脂肪工作流程概述和所提方法的關(guān)鍵亮點

為了驗證這一方法的臨床潛力，研究人員將設計的脂肪組織與真皮模塊結(jié)合，制造出一種功能性皮膚替代品，并將它植入皮膚傷口的小鼠模型中。實驗結(jié)果是積極的：使用生物打印組織治療的傷口顯示出更快的愈合速度、更佳的皮膚再生、改善的組織重塑以及增加的血管生長。實驗室測試還表明，該組織影響了與皮膚細胞遷移相關(guān)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，如MMP2、COL1A1、KRT5和ITGB1，這些蛋白有助于加速愈合過程。

△利用3D打印技術(shù)評估脂肪模塊旁分泌信號對傷口愈合的作用

主要作者Jae-Seong Lee指出，傳統(tǒng)的脂肪移植手術(shù)通常面臨存活率低的問題，而他們的混合生物墨水通過增強內(nèi)分泌功能和細胞活力，有可能克服這些限制，成為現(xiàn)有治療方法的潛在替代方案。

這種生物墨水可以支持脂肪細胞的生長和成熟，保持它們結(jié)構(gòu)的完整性并促進功能發(fā)展，這對于加速傷口愈合和組織修復至關(guān)重要。研究團隊表示，糖尿病足潰瘍、褥瘡和燒傷等慢性傷口的治療難度極大，傳統(tǒng)療法往往無法治愈。這項研究通過解決脂肪移植的難題和提高細胞活力，提出了一種可能的替代方案。