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3D打印在医学领域有着极其广泛的应用，它开启了治疗患者的新方式。最近，宾夕法尼亚州立大学的一个研究团队成功制造了3D打印的活体皮肤，这种皮肤有潜力整合使用人体组织及其脂肪细胞和支持结构制成的毛囊。作为项目的一部分，研究人员旨在将受伤的大鼠皮肤恢复到原始状态。
过去已经成功用3D打印器制造出薄薄的皮肤层。然而，当前的研究是首次成功打印出由多层皮肤组成的完整且活体的系统，例如最底层的皮肤——真皮下层，它由脂肪和结缔组织组成，负责在头骨上方提供支撑。这里的特别之处在于，可以使用团队开发的生物打印技术在进行中的手术中打印皮肤，而可见的最外层皮肤（表皮）不会被打印，因为这是由下面的中间层自动发育而成的。
研究项目的结果最近发表在《生物活性材料》杂志上。工程科学与力学教授、生物医学专家，领导这次国际研究合作的Ibrahim T. Ozbolat进一步解释道：“由于受伤或疾病导致的面部或头部创伤的重建手术通常是不完美的，结果可能是疤痕或永久性脱发。通过这项工作，我们展示了在大鼠身上能够生长头发的生物打印的全厚度皮肤。这是更接近于在人类中实现外观更自然、美观的头部和面部重建的一步。”
如何用3D打印重建皮肤和头发
研究项目使用了一个带有三个舱室的3D生物打印机，每个舱室都装满了不同的成分。研究人员使用了宾夕法尼亚州立大学健康米尔顿·S·赫尔希医学中心的患者的脂肪组织。目的是获取脂肪以提取给组织结构和稳定性的细胞外基质。部分生物墨水将以这种方式生产。
此外，为了制造生物墨水的第二个成分，研究人员还从脂肪组织中提取了可以用来发育成不同细胞类型的干细胞。研究人员用凝固溶液填充了第三个压力舱。Ozbolat进一步解释道：
“这三个舱室让我们能够在精确控制下共同打印基质-纤维蛋白原混合物和干细胞。我们直接在受伤部位打印，目标是形成真皮下层，这有助于伤口愈合、毛囊生成、温度调节等。”
据Ozbolat所说，真皮下层直接参与了干细胞变成脂肪的过程，这一过程对几个重要过程至关重要，包括伤口愈合。它在毛囊周期中也发挥作用，特别是在促进毛发生长方面。在他们的研究中，Ozbolat及其团队发现，基质和干细胞的共同供应对形成真皮下层至关重要。
此外，在他们的实验中，脂肪细胞可能以某种方式改变了细胞外基质，使其更有利于毛发根的形成。因此，研究人员的发现可能对重建面部手术和治疗人类受伤或患病区域的毛发生长具有巨大潜力。更多信息可以在发表的研究中找到。
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