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美国研究小组发现蚕丝胶原复合材料,有助于人造皮肤持久鲜活
来源: 新材料 时间: 2018-07-30 浏览: 3852

人造皮肤系统可以代替动物来测试药物、化妆品或伤口愈合。但是正如我们所知,商业上可用的人体皮肤替代物(HSE)是由基于含有细胞和皮肤组织成分的胶原凝胶制成的,但它的有效期只有一周时间。最近研究人员制造出了一种以蚕丝为基体的更持久的替代物。 

带有神经和免疫细胞的全层HSE实验时间轴。这个过程开始于皮下接种(一种用病人细胞浸泡的多孔丝质海绵)。接下来在成纤维细胞中植入丝质胶原蛋白一制造出真皮层。然后将角质细胞播种到真皮上。最后,真皮层涂抹含有hiNSC的胶原凝胶,并置于皮下组织中。该系统的培养时间可达42天

塔夫茨大学和卡内基梅隆大学的研究小组将传统的胶原凝胶和丝质衍生蛋白结合在一起,创造出一种蚕丝-胶原复合体系,它能够在没有明显退化的情况下支撑和培养皮肤甚至神经细胞。“复合蚕丝-胶原基体改善了胶原时效收缩的问题,这种问题将限制体外细胞的培养,并削弱它们对急性和慢性研究中的效用”,此项研究的带头人大卫L.卡普兰解释说。“蚕丝提供了一个稳定的框架,这种支架的形态不会发生明显的变化,它将胶原蛋白保持在开放的多孔状态,以便细胞培养。

研究小组利用酶驱动的自由基交联法从蚕丝蛋白和胶原蛋白的混合物中提取的了一种复合生物材料基体,并将重要的细胞类型(包括脂肪细胞、前脂肪细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和免疫细胞)与人诱导神经干细胞(HiNSCs)加入基体中使之在一周之内分化成为神经元。丝质通过稳定三维多孔基体来阻止胶原蛋白的收缩,从而有利于氧气和营养物质向细胞的运输。而且,所制备的蚕丝-胶原复合材料的力学性能可与天然人体皮肤相似。卡普兰说:“这种新型的蚕丝-胶原复合材料提供了一种坚固耐用的基体来支持皮肤培养。”新的基体可以支持数周甚至数月的人类皮肤反应研究,并调整以满足特定的细胞或皮肤要求。

卡普兰认为:蚕丝胶原基体是完全可生物降解的,并且由美国食品及药物管理局(FDA)批准的成分制成。它可以立即应用于体外测试和研究。长期而言,在FDA正式批准后,在体内应用如治疗烧伤、慢性伤口或创伤伤害等都将发挥不可磨灭的作用。

卡普兰告诉记者:“我们正在寻找合作伙伴来使用这个系统,并将在与运输、毒理学和疾病有关的体外皮肤研究以及动物和人类的体内研究进行合作。

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