蚕丝“换皮”治烧伤

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  《聊斋志异》中的《画皮》所说的人皮面具令人毛骨悚然,但对于烧伤科的医生来说,人皮却是很重要的宝贝。
  来自苏州大学的科学家们最近开始了一项全新的实验,就是利用丝绸提取的丝蛋白与人类干细胞相结合培育仿生皮肤。如果成功,那么将来的烧伤病人想要用多少皮肤就可以用多少皮肤,且不用再忍受植皮带来的痛苦。
  
  植皮是给伤口提供保护罩
  
  “创面覆盖是治疗烧伤,特别是重度烧伤的关键。如果没有正常的皮肤供应,治疗难度确实太大了。”国内最重要的烧伤治疗机构之一,无锡市第三人民医院烧伤科的主任吕国忠说。
  皮肤是人体一种很奇妙的组织,它有保护身体、排汗、感觉冷热和压力的功能。而皮肤烧伤的程度也分很多级别,最轻的烧伤只要通过涂抹一些软膏防止感染就可以,这种烧伤对皮肤的破坏性小,皮肤可以慢慢恢复功能,而对于严重的烧伤患者,就必须植皮了。
  植皮的作用只是为了覆盖创面,避免伤口感染,就相当于给伤口加一个保护罩。对于烧伤病人来说,最可怕的就是感染,因为失去了皮肤的保护,皮肤内的一切就暴露在外,细菌入侵就会引发感染,如果不保护起来,烧伤的人就会因感染细菌而死亡。而植皮后,里面的烧伤创面会自己慢慢愈合,长出新的皮肤,和外面植入的皮肤融合。但植皮后新长出的皮肤也无法恢复到健康皮肤的功能,因为失去了排汗降温等功能,只是把伤口愈合了,所以大面积植皮患者到夏天会很受煎熬。
  
  曾用各种动物皮做试验
  
  吕国忠介绍说,早期的植皮手术,多大的创面就需要移植多大的健康皮肤,可是很多重度烧伤病人几乎全身都被烧伤,皮肤一直不够用。例如有病人全身烧伤89%,只能把他身上仅有的寸把见方的健康皮肤割下来,移植过去,等割开的皮肤长好了,再割,再移植,对病人来说是根本无法忍受的痛苦,很多人在痛苦的移植过程中因感染而死去。
  怎样才能解决人皮不够用的问题呢?烧伤科医生想出了两条路:第一条路就是创新手段,用最少的皮肤来覆盖更多的创面。
  医生们发明了一种名为贴邮票式的移植方式:将健康皮肤剪成邮票大小,间隔覆盖创面,既能让大部分创口得到覆盖,又不至于暴露的部分太多而感染,这种方法能让健康皮肤的使用面积减少到创面的三分之一。
  另一种称为微粒播种式的移植方式:将健康皮肤剪成芝麻大小,间隔覆盖创面,这种做法可使健康皮肤使用面积减少到创面的十分之一。
  可是再节省,还是得用到患者自身的健康皮肤,即使利用现有最先进的治疗手段,全身90%以上三度烧伤病人也极难存活,95%以上的全世界都没有存活先例。
  人皮不够用,能不能用其他皮代替?于是有烧伤科医生想到了第二条路:用动物皮或其他人的皮肤。
  最早使用的是透气性较好的鱼皮、鸡皮、蛇皮,可医生发现这些替代物只能暂时解决创面感染问题,创面始终无法愈合。医生又想到用哺乳动物的皮肤,比如猪皮、羊皮等,皮是够用了,可是创面依然迟迟无法愈合。于是,医生们开始动员患者的亲属提供移植的皮肤,可是依然效果甚微。
  
  干细胞的发现带来福音
  
  没多久,干细胞的发现给皮肤替代物的解决指点了方向。干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”。医生们认为,既然只有患者自己的皮肤才能用,那我们能不能用患者的干细胞在体外培养出人工制造的皮肤呢?
  首先的问题是,干细胞既然是“万用细胞”,可以分化成多种功能的细胞,但是如何利用干细胞使其分化为需要的功能细胞,比如皮肤细胞?皮肤的构成很复杂,由表皮、真皮和皮下组织构成,并含有附属器官以及血管、淋巴管、神经和肌肉等。而如何能使干细胞分化出这些不同的皮肤组织,是科学家首先要解决的。
  其次,这些干细胞要在怎样的一个载体中生长?因为皮肤的不同组织细胞有自己的排列方式,如何使这些细胞能像皮肤结构一样生长,就需要先搭个框架,而用什么材料来搭框架,并且能和干细胞最后融合在一起,也是一个难题。目前很多国家都在想办法。而苏州大学这次找的就是蚕丝。
  再次,即使能够在体外人工培育出人造皮肤,但这种皮肤能否和人体完美地融合,而不会发生排斥反应?否则就和动物皮一样,只能暂时覆盖创面。
  
  用蚕丝造皮肤
  
  苏州大学的科学家为何想到用蚕丝来造皮肤,是因为近年来科学家频频利用蚕丝作为精密外科手术和眼科手术的缝合线,蚕丝表面的丝蛋白基本不会引起炎症反应。于是研究者开始考虑丝蛋白是否也可以用于其他地方。
  科学家们开始进行不同种类细胞的培养,发现不同的细胞都能够在丝蛋白上很好地生长,这就意味着丝蛋白可以用于不同组织的再生和修复。苏州大学副校长张学光教授带领的研究团队发现,利用丝蛋白制备的多孔丝素膜、聚氨酯—丝素蛋白接枝膜等类似支架结构,可以通过诱导的方式轻易让干细胞附着。
  说起来简单,具体实施起来又是怎样的?参与研究的苏州大学吕强博士介绍说,首先依据患者皮肤损伤的尺寸,裁剪合适的丝蛋白材料,然后将干细胞植入,随后通过可控的技术,让多个干细胞在丝蛋白构成的材料上生长。然后通过对丝蛋白材料的设计,干细胞可以在其中转化为不同的功能细胞,如真皮层的成纤维细胞,表皮层的表皮细胞等,最后生长成一块仿生人工皮肤。
  而所有这一切都是在一个生物反应器里完成的,时间大约1—2周,一块类似的人体皮肤就形成了,从而可以用于植皮手术。
  当然,研究者也表示,仿生人工皮肤只是体外的干细胞诱导形成的细胞聚集体,同真正的皮肤组织还是有差距的,将其植入体内后,通过损伤部位人体的各种刺激、反馈机制,使得这些细胞聚集体进一步分化、生长,最后才真正形成人体的皮肤组织。
  与其他干细胞制作人工皮肤相比,除了丝蛋白不会轻易遭到人体排斥外,研究还发现丝蛋白通过技术手段制作的支架结构可以逐步在人体内降解,这才是仿生人工皮肤不被人体保卫系统侵蚀的最大秘密。
  据了解,根据测算,要想制作巴掌大的一块仿生人工皮肤,所需要的丝蛋白不过在5克左右,差不多18个蚕茧就能解决问题。“这也大大降低了目前植皮手术所需要的高昂费用。”张学光教授介绍说,预计几年后即可开发的该项新技术,希望能够给烧伤患者带来真正的福音。
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