用于處理大面積皮膚燒傷的手持式生物3D打印機

多倫多大學（UoT）和森尼布魯克健康科學中心的研究人員開發了一種手持設備，該設備能夠3D生物打印可以治愈傷口的皮膚。該設備被描述為“手持式3D打印機”，可以沉積覆蓋傷口的生物墨水形成的材料片，有助于加速皮膚的愈合過程。它被設計為原位解決方案，以幫助加速嚴重大面積燒傷患者的傷口愈合過程。

手持式3D生物打印機

3D打印您的護膚程序手持設備背后的項目由Richard Cheng（IBBME博士研究生）領導，在Axel Guenther教授（MIE）的監督下，與Ross Tilley Burn中心主任Marc Jeschke博士以及他在Sunnybrook醫院的團隊密切合作。根據世界衛生組織（WHO）的數據，2018年估計有18萬人死于燒傷，其中絕大部分發生在中低收入國家。

手持式3D生物打印設備的首個原型于2018年首次亮相。“當時，大多數3D生物打印機體積大，工作速度低，價格昂貴并且與臨床應用不兼容，”當時的Axel Guenther博士評論道。兩年前開發的原型與研究人員在其論文中介紹的更新設備之間的區別是可證明的證據，表明沉積的生物材料實際上可以治愈傷口：“以前，我們證明了我們可以將細胞沉積在燒傷上，但是在那里沒有任何證據表明有任何傷口愈合的好處-現在我們已經證明了這一點，” Guenther解釋說。

3D打印在開發醫療皮膚治療和傷口護理的創新解決方案中發揮了關鍵作用。例如，2018年，國有非營利性研究與開發機構芬蘭VTT技術中心的科學家開發了可治愈和監測皮膚傷口的納米結構纖維素3D可打印智能敷料和3D打印電路板。手持式3D生物打印機的較舊原型將皮膚細胞沉積到基材上，手持式生物打印機研究人員解釋說，當前的燒傷護理方法（自體皮膚移植）在嘗試治愈大面積全身燒傷時無效。自體皮膚移植是一種將健康皮膚從身體其他部位移植到傷口上的方法，無法提供足夠的健康皮膚來治愈全層灼傷。這些嚴重的燒傷的特征是破壞了皮膚的最外層和最內層，常常覆蓋了人體的很大一部分。

研究人員在論文中解釋說：“當前的護理標準包括從傷口上去除受損的組織，然后將自體皮膚移植物與使用皮膚刀直接從患者自身皮膚中獲得的組織一起應用。但是，大面積燒傷通常會留下不足以供采摘的健康皮膚，這在嚴重受傷的情況下就無法應用。”手持式3D打印機通過使用滾輪來分配均勻的生物材料薄片，該薄片由間充質基質細胞（MSC）生物墨水組成。 MSC是干細胞，根據其環境分化為專門的細胞類型。因此，在這種情況下，MSC bioink可促進皮膚再生并減少疤痕。

為了解決自體皮膚移植在治療大面積燒傷創面中的局限性，研究人員開發了手持式3D生物打印機，以便可以輕松地以用戶友好的方式應用生物材料：“手持式儀器的模塊化設計使操作員完全控制所得皮膚前體片的物理尺寸和材料組成，”作者寫道。自2018年原型設計以來，手持式生物打印機已經進行了10次重新設計。該團隊旨在開發一種最終產品，供手術室的外科醫生使用。當前的原型包括一個一次性使用的微流控打印頭，以確保滅菌效果；一個軟輪跟隨打印頭的軌道，從而可以更好地控制較寬的傷口。 Jeschke認為，在未來五年內，可以在臨床環境中看到這種手持式皮膚打印機：“一旦在手術室中使用過，我想這臺打印機將大大改變人們的生活。有了這樣的設備，它可能會改變我們治療燒傷和創傷護理的方式。”