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蠶絲怎樣能變成人的皮膚





絲蛋白仿生多孔支架的微觀結構





絲蛋白的晶體結構圖





    在鬼怪小說裡，提到人皮往往令人毛骨悚然，比如《聊齋誌異》中的《畫皮》就是一個和人皮有關的經典故事。但對於燒傷科的醫生來說，人皮卻是很重要的寶貝，對於那些嚴重燒傷的病人來說，如果能有用之不竭的人皮，那是多麼高興的一件事，可是這個夢想一直未能實現。

    最近有國外媒體稱，美國匹茲堡大學麥克哥爾恩(McGowan)再生醫學研究院的格爾拉徹醫生發明了一種治療燒傷的新醫療設備——具有「科幻風格」的噴槍，通過從患者身上提取出健康的皮膚幹細胞，並用噴槍將這些干細胞「噴射」到燒傷者的皮膚上，就能治療燒傷的皮膚。

    而在國內，來自蘇州大學的科學家們最近也開始了一項全新的實驗，就是利用絲綢提取的絲蛋白與人類幹細胞相結合培育仿生皮膚，就是說人造皮膚，如果成功，那麼將來的燒傷病人想要用多少皮膚就可以用多少皮膚，且不用再忍受植皮帶來的痛苦。而這一切離我們還有多遠呢？  


    1 植皮的作用

    感染是燒傷最大的敵人

    植皮只是給傷口提供保護罩

    皮膚是人體一種很奇妙的組織，它有保護身體、排汗、感覺冷熱和壓力的功能。而皮膚燒傷的程度也分很多級別，最輕的燒傷只要通過塗抹一些軟膏防止感染就可以，這種燒傷對皮膚的破壞性小，皮膚可以慢慢恢復功能。而對於嚴重的燒傷患者，就必須植皮了。

    植皮的作用只是為了覆蓋創面，避免傷口感染，就相當於給傷口加一個保護罩。對於燒傷病人來說，最可怕的就是感染，因為失去了皮膚的保護，皮膚內的一切就暴露在外，細菌入侵就會引發感染，如果不保護起來，燒傷的人就會因感染細菌而死亡。而植皮後，裡面的燒傷創面會自己慢慢癒合，長出新的皮膚，和外面植入的皮膚融合。但植皮後新長出的皮膚也無法恢復到健康皮膚的功能，因為失去了排汗降溫等功能，只是把傷口癒合了，所以大面積植皮患者到夏天會很受煎熬。

    2 植皮的方法

    為能使用到更多健康皮膚

    科學家曾用各種動物皮做試驗

    而從發明燒傷軟膏到發明植皮手術，這中間的過程也很曲折。

    早在漢代，中醫就提出利用草藥、豬油等製成的軟膏敷治燒傷創面，但這只能針對燒傷面積小或燒傷程度不嚴重時。到了上世紀初，燒傷治療仍處於起步階段，患者即使是巴掌大一塊面積的三度燒傷(燒傷區域皮膚呈鮮紅色，偶爾有水皰，沒有痛覺)，往往也會因為感染而死亡。醫生們為此冥思苦想，從避免感染的角度採用了消毒、除菌到無菌病房等種種手段，直至想出了植皮手術的方法，這才大大解決了燒傷治療的難題。

    可即使是這樣，重度燒傷病人的存活率也是十不足一。「最大的難題就是人皮不夠用。」呂國忠說，早期的植皮手術，多大的創面就需要移植多大的健康皮膚，可是很多重度燒傷病人幾乎全身都被燒傷，皮膚一直不夠用。像邱財康全身燒傷89%，只能把他身上僅有的寸把見方的健康皮膚割下來，移植過去，等割開的皮膚長好了，再割，再移植，對病人來說是根本無法忍受的痛苦，很多人在痛苦的移植過程中因為感染而死去。

    怎麼樣才能解決人皮不夠用的問題呢？燒傷科醫生想出了兩條路：第一條路就是創新手段，用最少的皮膚來覆蓋更多的創面。醫生們就像一個高級裁剪師傅，怎樣才能利用患者有限的健康皮膚來覆蓋創面呢？

    貼郵票式的移植方式：將健康皮膚剪成郵票大小，間隔覆蓋創面，既能讓大部分創口得到覆蓋，又不至於暴露的部分太多而感染，這種方法能讓健康皮膚的使用面積減少到創面的三分之一。

    微粒播種式的移植方式：將健康皮膚剪成芝麻大小，間隔覆蓋創面，這種做法可使健康皮膚使用面積減少到創面的十分之一。

    可是再節省，還是得用到患者自身的健康皮膚，即使利用現有最先進的治療手段，全身90%以上三度燒傷病人也極難存活，95%以上的全世界都沒有存活先例。

    人皮不夠用，能不能用其他皮代替？於是有燒傷科醫生想到了第二條路：用動物皮或其他人的皮膚。

    最早使用的是透氣性較好的魚皮、雞皮、蛇皮，可醫生發現這些替代物只能暫時解決創面感染問題，創面始終無法癒合。醫生又想到用哺乳動物的皮膚，比如豬皮、羊皮等，皮是夠用了，可是創面依然遲遲無法癒合。於是，醫生們開始動員患者的親屬提供移植的皮膚，可是依然效果甚微。

    精疲力盡的醫生們發現，薄薄一層的皮膚，比人體最重要的心臟等器官還要難伺候，移植期間的排斥反應大得嚇死人，而且患者也無法通過傳統的服用抗排斥藥物解決這一問題。歸根結底，還是因為人體的保衛系統太厲害了，不管什麼樣的替代物，都被當成像細菌這樣的入侵者，沒過多長時間就會被消蝕掉。

    也就是說，除了患者自己皮膚以外，任何的皮膚替代物都無法徹底解決問題。


    3 人造皮膚的構想

    幹細胞的發現給植皮手術帶來福音

    但用幹細胞人造皮膚還有很多問題要解決

    沒多久，幹細胞的發現給皮膚替代物的解決指點了方向。幹細胞是一類具有自我複製能力的多潛能細胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫學界稱為「萬用細胞」。醫生們認為，既然只有患者自己的皮膚才能用，那我們能不能用患者的幹細胞在體外培養出人工製造的皮膚呢？

    上世紀70年代開始，就有人提出這樣的想法，但是要實驗成功，首先需要一個構思，而蘇大科學家想到的是以下一條思路：

     1.幹細胞怎麼樣就能長出我們需要的功能細胞。這是所有科學家必須克服的難題，幹細胞既然是「萬用細胞」，可以分化成多種功能的細胞，但是如何利用幹細胞使其分化為需要的功能細胞，比如皮膚細胞，這個過程也是很難的。而且皮膚的構成很複雜，由表皮、真皮和皮下組織構成，並含有附屬器官(汗腺、皮脂腺、指甲、趾甲)以及血管、淋巴管、神經和肌肉等。而如何能使幹細胞分化出這些不同的皮膚組織，是科學家首先要解決的。而據目前的技術來說，這個問題已經可以解決。

     2.這些干細胞要在怎樣的一個載體中生長？因為皮膚的不同組織細胞有自己的排列方式，如何使這些細胞能像皮膚結構一樣生長，就需要先搭個框架，而用什麼材料來搭框架，並且能和幹細胞最後融合在一起，也是一個難題。目前很多國家都在想辦法。而蘇大這次找的就是蠶絲。

     3.即使能夠在體外人工培育出人造皮膚，但這種皮膚能否和人體完美地融合，而不會發生排斥反應？否則就和動物皮一樣，只能暫時覆蓋創面。

    此外還有其他一些技術難題，而目前最大的難題就是怎麼解決人體排斥。當然用幹細胞人造皮膚的方法可能還有其他，但殊途同歸。而美國的那種「噴射槍」，專家表示他們還沒有在哪個權威雜誌上看到相應的解釋，而且還只是用在二度燒傷上，二度燒傷不一定損傷到真皮層，如果沒傷到真皮層，噴不噴幹細胞都沒關係。

    4 人造皮膚的探索

    用蠶絲做框架

    而科學家為何想到用蠶絲來造皮膚，是因為近年來科學家頻頻利用蠶絲作為精密外科手術和眼科手術的縫合線，蠶絲表面的絲蛋白基本不會引起炎症反應。於是研究者開始考慮絲蛋白是否也可以用於其他地方。

    科學家們開始進行不同種類細胞的培養，發現不同的細胞都能夠在絲蛋白上很好地生長，這就意味著絲蛋白可以用於不同組織的再生和修復。研究團隊發現，利用絲蛋白製備的多孔絲素膜、聚氨酯—絲素蛋白接枝膜等類似支架結構，可以通過誘導的方式輕易讓幹細胞附著。

    說起來簡單，具體實施起來又是怎麼樣的？首先依據患者皮膚損傷的尺寸，裁剪合適的絲蛋白材料，然後將幹細胞植入，隨後通過可控的技術，讓多個幹細胞在絲蛋白構成的材料上生長。然後通過對絲蛋白材料的設計，幹細胞可以在其中轉化為不同的功能細胞，如真皮層的成纖維細胞，表皮層的表皮細胞等，最後生長成一塊仿生人工皮膚。

    而所有這一切都是在一個生物反應器裡完成的，時間大約1~2周，一塊類似的人體皮膚就形成了，從而可以用於植皮手術。

    當然，研究者也表示，仿生人工皮膚只是體外的幹細胞誘導形成的細胞聚集體，同真正的皮膚組織還是有差距的，將其植入體內後，通過損傷部位人體的各種刺激、反饋機制，使得這些細胞聚集體進一步分化、生長，最後才真正形成人體的皮膚組織。

    與其他幹細胞製作人工皮膚相比，除了絲蛋白不會輕易遭到人體排斥外，研究還發現絲蛋白通過技術手段製作的支架結構可以逐步在人體內降解，這才是仿生人工皮膚不被人體保衛系統侵蝕的最大秘密。

    據瞭解，根據測算，要想製作巴掌大的一塊仿生人工皮膚，所需要的絲蛋白不過在5克左右，差不多18個蠶繭就能解決問題。「這也大大降低了目前植皮手術所需要的高昂費用。」預計幾年後即可開發的該項新技術，希望能夠給燒傷患者帶來真正的福音。 <div style="display:none;"><a href="https://seninlinkin.com">Ziyaret Et</a></div>