治疗大面积皮肤烧伤的手持式3D生物打印机面世

来源:3D打印商情    关键词:3D打印,3D打印技术,3D打印运用,    发布时间:2020-02-14

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据《3D打印商情》了解,多伦多大学(Uot)和Sunnybrook健康科学中心的研究人员已经开发出一种手持式设备,能够对皮肤进行3D打印,以治愈烧伤创面。他们的论文《用于皮肤前体片的伤口保形递送的手持式仪器可改善全层烧伤的愈合》,已发表在Biofabrication上。 
论文中,该设备被描述为“手持式3D打印机”,可以沉积覆盖伤口的生物墨水形成的材料片,有助于加速皮肤的愈合过程。它被设计为原位解决方案,以帮助加速严重大面积烧伤患者的伤口愈合过程。 
手持式3D生物打印机。
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手持设备背后的项目由Richard Cheng(IBBME博士研究生)领导,在Axel Guenther教授(MIE)的监督下,与Ross Tilley Burn中心主任Marc Jeschke博士和他在Sunnybrook医院的团队密切合作。 

根据世界卫生组织(WHO)的数据,2018年估计有18万人死于烧伤,其中绝大部分发生在中低收入国家。手持式3D生物打印设备的首个原型于2018年首次亮相。“当时,大多数3D生物打印机体积大、工作速度低、价格昂贵并且与临床应用不兼容。”Axel Guenther博士评论道。 

两年前研制出的原型机和研究人员在论文中提出的最新设备之间的区别,可以证明沉积下来的生物材料实际上可以治愈伤口:“以前,我们证明了我们可以将细胞沉积在烧伤上,但是在那里没有任何证据表明有任何伤口愈合的好处——现在我们已经证明了这一点。” Guenther解释说。

3D打印在开发医疗皮肤治疗和伤口护理的创新解决方案中发挥了关键作用。例如,2018年,芬兰非营利性研究与开发机构VTT技术中心的科学家开发了可治愈和监测皮肤伤口的纳米结构纤维素3D可打印智能敷料和3D打印电路板。

手持式生物打印机

研究人员解释说,当前的烧伤护理方法(自体皮肤移植)在尝试治愈大面积全身烧伤时无效。自体皮肤移植是一种将健康皮肤从身体其他部位移植到伤口上的方法,无法提供足够的健康皮肤来治愈全层灼伤。严重的烧伤的特征是破坏了皮肤的最外层和最内层,常常覆盖了人体的很大一部分。  

在论文中,研究人员解释说:“当前的护理标准包括从伤口上移除受损的组织,然后用直接从患者自身皮肤获取的皮肤组织移植自体皮肤。但是,大面积烧伤通常会留下不足以供采摘的健康皮肤,该治疗方案在严重受伤的情况下就无法应用。”

手持式3D打印机通过使用滚轮来均匀分配生物材料薄片,该薄片由间充质基质细胞(MSC)生物墨水组成。MSC是根据其环境分化为专门细胞类型的干细胞。因此,在这种情况下,MSC bioink可促进皮肤再生并减少疤痕。


左起:Axel Guenther教授(MIE)和博士候选人Richard Cheng(IBBME)。

为了解决自体皮肤移植在治疗大面积烧伤创面中的局限性,研究人员开发了手持式3D生物打印机,以便可以轻松地以用户友好的方式应用生物材料:“手持式仪器的模块化设计使操作员完全控制所得皮肤前体片的物理尺寸和材料组成。”作者写道。 

自2018年原型设计以来,手持式生物打印机已经进行了10次重新设计。该团队旨在开发一种最终产品,供手术室的外科医生使用。当前的原型包括一个一次性使用的微流控打印头,以确保灭菌效果;以及一个软轮跟随打印头的轨道,从而可以更好地控制较宽的伤口。

Jeschke认为,在未来五年内,可以在临床环境中看到手持式皮肤打印机:“一旦在手术室中使用它,我认为这款打印机将成为拯救生命的一个改变游戏规则的工具。使用这样的设备,它可以改变我们实践烧伤和创伤护理的整体方式。”