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人造皮肤还有多长的路要走

主题 技术发展发于[09-24 16:14]    来源:河北日报  浏览次数:49
核心提示 人造皮肤主要是通过一定的技术,先建立一个胶原的皮肤“支架”,将患者完好的皮肤打成微粒洒在上面作为“种子”,然后将其敷在患者创面,当长出新皮肤的柔韧度足以对抗普通皮外伤后,人造皮肤便可以安全“隐退”。
       7月30日,台湾粉尘爆炸事故中的一名31岁伤者因感染引发败血性休克及多重器官衰竭去世。据介绍,此次事故有近500人受伤,伤员平均烧烫伤面积达到44%。目前仍有316人留院治疗,面临最主要的问题就是缺乏足够的“人造皮肤”。

人造皮肤还有多长的路要走
中国人民解放军第四军医大学科研团队研发的“人造皮肤”样品

人造皮肤还有多长的路要走
图为胶原-壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料
 
       “五指并拢时,一只手掌的面积是全身体表面积的1%。你可以想象44%的烧烫伤面积有多大。”河北医科大学第三医院整形外科副主任医师刘柳介绍,严重烧伤的病人如果不能及时封闭创面,常常引起创面及全身感染等一系列并发症,甚至会危及生命。然而,在大规模的烧伤事故中,由于大多数伤者烧伤面积较大,而且受伤人数较多,很难有充足的患者自身皮肤来封闭创面,这时往往需要“人造皮肤”来救急。
 
       开展植皮术已有一百多年历史,基本是补“西墙”而不毁“东墙”。
 
       “也许很多人不知道,皮肤是人体最大的器官。”刘柳说,一个成年人的皮肤有2-3平方米,在重量上可占到人体体重的20%左右。
 
       看到笔者惊讶的样子,他解释说,皮肤并不仅仅是我们肉眼看到的人体表皮。在表皮底下还有真皮和皮下组织,并含有附属器官(汗腺、皮脂腺、指甲、趾甲)以及血管、淋巴管、神经和肌肉等,其主要的功能是保护、分泌和排泄以及感觉功能。
 
       皮肤位于人体表面,就像一件严实的天然“衣服”,把整个身体包裹得天衣无缝。由于皮肤表面的角质层有韧性和弹性,这就使皮肤能经受轻度的搔抓和摩擦,可保护内部组织避免或减少外来力量挤压或震荡造成的伤害。
 
       此外,皮肤还具有吸收及防止体内营养物质丧失的作用。“体内的液体失去皮肤的保护会迅速渗出、蒸发、丢失,病患往往面临休克的危险。”刘柳表示,医生处理烧伤患者的第一个措施就是补液。
 
       完整的皮肤,由于表皮结构致密,微生物不能进入,而且正常皮肤呈酸性(pH:4.5—6.5),不利于细菌和真菌的繁殖。因此,皮肤受损后,刘柳表示,在闯过休克关口之后,细菌感染是接下来要面临的严峻挑战。特别是皮肤烧伤面积较大时,感染的几率非常大,而且有生命危险。
 
       据介绍,位于皮肤表面的表皮是由亿万个细胞与协调整齐的角朊细胞排列成若干层组合而成,它具有一定的再生和修复功能。如果皮肤损害的面积较小、深度较浅,它能自动修复。然而,对严重烧伤患者而言,植皮是为了救命。医生必须及时封闭创面,给创面覆盖上一层保护膜,给受伤的皮肤一个能重新生长的环境。
 
       “一般我们用三度四分法来表示烧伤程度,一度、三度烧伤不分深浅,二度烧伤分为浅二度烧伤与深二度烧伤。”刘柳表示,二度与三度的区别主要在于真皮是否全部烧透。比如手的皮肤,如果表皮烧坏了还有部分真皮伤了,这个叫深二度烧伤;如果所有的表皮与真皮都烧伤了,那叫三度烧伤。“深二度烧伤且面积比较多,或者三度烧伤,一般就会用植皮的方法进行治疗。”
 
       据介绍,植皮术的开展已有一百多年的历史,最常用的就是用患者自身未损坏的皮肤。这种植皮是补“西墙”而不毁“东墙”。医生取的是该部位的断层皮片,而不是全层,半个月至三个星期又可长出新的皮肤来,不会造成破坏。
 
       皮肤作为覆盖和保护体表的重要组织器官,非常容易受到外伤、烧伤、炎症等因素的损害。据统计,中国每年烧伤与溃疡患者达到1500万人,其中需要进行皮肤移植的病例在350万人。然而,在临床中,对烧伤面积大的患者,医生经常会面临没有完整或者足够的自身皮肤来移植的困境。所以,科学家们一直在寻找可直接用于人体的替代品。
 
       目前临床上,小白猪真皮是主要的敷料来源“目前,如果患者的烧伤面积大,没有完整或者足够的自身皮肤来移植,主要采用异体皮和异种皮。”刘柳介绍,异体皮就是从别人身上取下的皮肤,虽然最切合人类皮肤的自然形态,但却是稀缺材料,并且取人皮也会引发伦理争议。异种皮则是从动物身上取下真皮层,作为敷料覆盖创面。
 
       据了解,目前临床上用得最多的是小白猪的真皮。小白猪真皮目前与人类皮肤构造最接近,在取得成本上也比较低,伦理上的争议也相对没那么尖锐,所以在相当长的时间里,都是主要的敷料来源。
 
       然而,无论是异体皮还是异种皮都很难保存和运输,遇到像台湾粉尘爆炸这样的大规模烧伤事故时,就会面临皮肤短缺难题,这时迫切需要一种较容易保存和运输的“皮肤”,因此用来应急的人造皮肤应运而生。
 
       据介绍,20世纪80年代后,国外科学家研制出多种人造皮肤,可诱导患者自身重建真皮层。我国人造皮肤研究起步较国外要晚,2007年,中国人民解放军第四军医大学金岩教授带着他的团队研制出了“人造皮肤”,并经过国家食品药品监督管理局正式批准注册,成为具有完全自主知识产权的我国第一个组织工程皮肤产品。除此之外,已有不少研究人员借助胶原、壳聚糖等材料,采用生物材料科学、高分子科学,制造不含细胞的皮肤再生产品。
 
       刘柳介绍,这些人造皮肤主要是通过一定的技术,先建立一个胶原的皮肤“支架”,将患者完好的皮肤打成微粒洒在上面作为“种子”,然后将其敷在患者创面,当长出新皮肤的柔韧度足以对抗普通皮外伤后,人造皮肤便可以安全“隐退”。
 
       小白猪真皮虽然构造天然,但材料原本是啥样就得保持啥样,没有改进的空间,这不见得都适合人类自身的需要。刘柳说,而人造皮肤主要成分都是蛋白质,与人体皮肤相容性优良,相比天然材料而言,还可以根据我们的需要改变材料的结构、成分、性能,这就增加了应用的灵活性。
 
       不过,刘柳表示,目前我国研制的人造皮肤相当一部分只是创伤敷料,在治疗前期可对创面进行覆盖保护,以防脱水、感染,而真正可以用于后期修复再生的人造皮肤技术要求则更高。
 
       研发具有汗腺、毛囊等皮肤附属器官及皮肤自身功能的人造皮肤,是国际研究的热点“人造皮肤也就是医学上所称的‘组织工程皮肤’。”刘柳表示,皮肤组织工程是一门新兴的边缘学科,它是利用生物学和工程学原理与方法,在体外制备出一种皮肤替代物。其核心是创造出一种三维生长支架,将由机体分离出的表皮细胞或纤维细胞进行体外复合培养,形成人工再生的真皮等同物或皮肤等同物,移植于需要修复、重建的皮肤病损处。
 
       据介绍,组织工程皮肤研究已有近40年的历史,然而到现在仍然面临许多难题。目前,科研人员可以实现用于器官再造的干细胞体外培养,但由于人体细胞发展的整个过程还是未知的,让干细胞在分离、培养和扩容过程中始终保持原来的性状还是一个未解的难题。而且细胞的培养需要一个相对较长的过程,对烧伤患者而言,时间就是生命,不允许等待这么长的时间。
 
       此外,皮肤是人体的一个器官。除了发挥天然“屏障”作用外,皮肤到处都分布着感受器和感觉神经末梢,各种感受器分别感受机械温度和化学适宜刺激,产生冲动,经传入神经传至中枢,引起不同的感觉(如触、压、热、冷、痒、痛等)。皮肤还可通过辐射、对流、蒸发、传导等方式调节体温起到呼吸作用。刘柳说:“这对组织工程皮肤研究,提出了更高的要求。”
 
       据了解,今年7月,浙江大学一支由信电系、高分子系、医学院、计算机学院的学科教授组成的合作团队经过近一年时间研究,发明出一种具有感知生成、实时监控和调节皮肤修复过程能力的人造电子皮肤系统,且能较好地融入生物体。这一人造电子皮肤系统结合了组织再生材料和柔性电子器件的优势,可监控皮肤再生过程中温度、湿度、生长因子等多种生理信号的变化,从而对伤口恢复过程进行实时监控,可提高诊断和治疗时效性,减少伤口二次损伤和感染,对皮肤的再生具有重要意义。
 
       “目前研发具有汗腺、毛囊等皮肤附属器官及皮肤自身功能的人造皮肤,是国际研究的一个热点。”刘柳坦言,真正的人造皮肤从实验室到临床应用,还有很长的路要走。
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