I laboratoriet av Alberto Pappalardo, läkare och postdoc specialiserad på dermatologi och vävnad
Hudkonstruktion i form av en hand
Tekniken för att växa hudstrukturer är det intehar genomgått betydande förändringar på 40 år; de är vanligtvis platta rektangulära eller runda fläckar. Det här är ett problem, säger Hassan Erbil Abachi, biträdande professor, bioingenjör och Pappalardos rådgivare, eftersom dessa former inte matchar formerna på kroppsdelar som fingrar och ansikten. Att applicera 2D-lappar på 3D-konturer kräver fler lappar, vilket innebär fler stygn och längre operationer. Det ser sämre ut rent estetiskt och fungerar sämre mekaniskt.
I en artikel i Science Advances, lagetbeskrev hennes process för att göra ett tredimensionellt transplantat, som de kallar "ändlöst", vilket betyder att det är format för att passa en kroppsdel och har inga sömmar. De började med att 3D-printa en ställning som låter hudceller växa till önskad form. Pappalardo sådde mänskliga celler i lager runt ställningen och väntade sedan på att dessa celler skulle bygga ett tätt nätverk av strukturella molekyler. Den konstruerade huden följer form och funktion närmare än någon tidigare, och när den testades på en mus integrerades den som om den vore naturlig hud – det tog 30 sekunder att applicera och 10 minuter att slutföra.
Abacha-teamet började sitt experiment medodling av huden av en enkel cylindrisk form. De använde en 3D-skanning eller digital modell för att skriva ut en permeabel plastställning för celler i två lager av huden - den inre dermis och den yttre epidermis. Pappalardo gjuter fibroblaster (dermala celler) med kollagen runt byggnadsställningar. Inom två veckor mognade lagret, och sedan sådde forskaren keratinocyter - epidermala celler. Denna kombination exponerades för luft på ena sidan och vätska på den andra i en vecka - som vår hud. Och det fungerade. "Vi tänkte: om vi kan göra en cylinder, då kan vi göra vilken form som helst", säger Abatsi.
Genombrottet väckte en debatt inom det vetenskapligagrupper: en grupp forskare ville odla ett ansikte, men den som ville prova handen vann. De föreställde sig en struktur med fem fingrar som kunde öppnas vid handleden, bäras som hand i handske och sedan sys. "Du behöver bara bandagera handledsområdet och det kommer att vara slutet på operationen", säger Abatsi.
Därför tryckte laboratoriet en femfingrad ramstorleken på ett sockerpaket, förberedde cellerna som tidigare och testade sedan hur väl designen höll i sig jämfört med traditionella transplantat. När de testades för mekanisk deformation överträffade "kantlösa" strukturer platta strukturer med 400%.
Men kan en sådan hudtransplantationverkligen slå sig ner? Pappalardos demonstration i möss, som han gjorde 11 gånger, säger ja. Han valde den bakre delen av musen eftersom geometrin i detta område är mycket komplex. Fyra veckor efter hudersättning var den konstgjorda konstruktionen helt integrerad i den omgivande huden på musen.
Läs mer:
Mark i Kina borrades till rekorddjup
Det handlar inte om jorden: forskare förklarade varför solsystemet är det sällsynta
Giraffparning är ännu märkligare än man tidigare trott