3D打印間充質(zhì)干細胞生物墨水促進小鼠汗腺再生

供稿人: 焦天 連芩 供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

大面積皮膚損傷患者皮膚愈合后汗腺無法再生，患者不能正常排汗，身體毒素不能排除，體溫無法得到調(diào)節(jié)，給患者造成了難以忍受的痛苦。皮膚損傷后汗腺的重建一直是困擾組織修復(fù)重建領(lǐng)域?qū)＜业碾y題。解放軍總醫(yī)院付小兵院士團隊長期致力于汗腺再生的研究，最近在皮膚汗腺重建方面取得了重要的突破，付院士團隊打印的包含間充質(zhì)干細胞的生物墨水不僅促進了小鼠皮膚汗腺的再生，而且更進一步揭示了汗腺再生的機理。

圖1 3D打印包含間充質(zhì)干細胞的生物墨水重建皮膚燒傷小鼠的汗腺

研究中采用了搭載250μm直徑打印頭的10-18℃溫控的擠出式打印機，打印了直徑30mm、高3mm、孔隙尺寸2mm的圓柱形結(jié)構(gòu)。采用的生物墨水包含6.67%質(zhì)量分數(shù)的明膠、0.67%質(zhì)量分數(shù)的海藻酸鈉、58μg/ml的小鼠足底部真皮組織（PD）和106細胞/ml間充質(zhì)干細胞（MSCs）。打印后使用100mM的氯化鈣溶液交聯(lián)海藻酸鈉3分鐘，之后用DMEM沖洗三遍。打印結(jié)構(gòu)先用DMEM培養(yǎng)液培養(yǎng)兩天，然后用包含多種生長因子和藥物的DMEM與F12（1:1）混合培養(yǎng)液培養(yǎng)12天。結(jié)果表明生物墨水中的小鼠足底部真皮組織成分和打印的孔隙結(jié)構(gòu)促進了間充質(zhì)細胞向汗腺細胞的分化。其中膠原三股螺旋重復(fù)蛋白1（CTHRC1）和重組人血紅素氧合酶-1（Hmox1）在汗腺細胞基因的表達中發(fā)揮了重要作用。

研究者從打印的結(jié)構(gòu)上提取出分化好的汗腺細胞，將106細胞/50μl的濃度的細胞懸液注射到小鼠足部燒傷部位，2周之后觀察到小鼠足部重新生成了汗腺。該研究解決了臨床面臨的汗腺再生的問題，進一步完善了人造皮膚的功能。



參考文獻：
1.Yao B, Wang R, Wang Y, Zhang Y, Hu T, Song W, et al. Biochemical and structural cues of 3D-printed matrix synergistically direct MSC differentiation for functional sweat gland regeneration. Science Advances. 2020;6:1-10.