3D-tulostetut ihonsiirteet tarjoavat toivoa palovammojen paranemiseen

Linköpingin yliopiston tutkijat paljastivat 3D-tulostettuja ihosiirteitä, jotka sisältävät eläviä soluja. Heidän työnsä voisi jonain päivänä mahdollistaa palovammojen uhrien ja vakavista ihovammoista kärsivien menettämien solujen regeneroinnin ja täydellisen toipumisen. Näin tämä "iho ruiskussa”on potentiaalia mullistaa palovammojen hoitoja tulevaisuudessa.”

Miksi ihon uudistuminen on tärkeää

Iho on yksi kehosi hämmästyttävimmistä elimistä, mutta se on myös yksi vähiten ymmärretyistä. Ihosi muodostaa noin 15 % koko kehon painostasi ja vastaa useista tärkeistä biologisista toiminnoista. Näihin tehtäviin kuuluvat kehosi lämpötilan säätely, muiden elinten suojaaminen ja turvallisen pinnan tarjoaminen kosketuksen tunteelle.

Palovammojen uhrien auttaminen

Ottaen huomioon ihon merkityksen kehon toiminnoille, ei ole yllättävää, että tutkijat ovat käyttäneet paljon aikaa yrittäessään auttaa niitä, jotka menettävät tai vahingoittavat tätä elintä. Valitettavasti vakavat palovammat ovat yksi yleisimmistä tavoista, joilla ihmiset kärsivät korjaamattomista ihovammoista. Palovammat voivat tuhota useita ihokerroksia, jolloin potilaalla ei ole mahdollisuutta toipua täysin.

Ihosiirteet

Merkittävää on, että ihonsiirrot ovat yleisin tapa, jolla lääketieteen ammattilaiset yrittävät hoitaa potilaita, jotka kärsivät vakavasta epidermiksen menetyksestä. Ihonsiirroista on mainittu teksteissä jo muinaisessa Egyptissä. Nykymuodossaan käytäntö on kuitenkin peräisin vuodelta 1869, jolloin Jacques-Louis Reverdin löysi menetelmän, jota George David Pollock myöhemmin käytti ensimmäisen onnistuneen leikkauksen suorittamiseen vuonna 1872.

Ihonsiirroissa palovamman päälle levitetään ohut solukerros. Siirretty kerros eroaa alkuperäisestä siinä, että se sisältää yhden solutyypin, joka vastaa epidermiksen, ihon uloimman kerroksen, uudelleenkasvusta.

Perinteisten ihonsiirtojen rajoitukset

Nykyisten ihonsiirtojen ongelmana on, että ne keskittyvät vain epidermikseen. Tämä lähestymistapa voi johtaa arpikudoksen muodostumiseen ja hitaampaan toipumisaikaan. Arpikudoksen syynä on se, että nykyinen menetelmä jättää huomiotta vaurioituneen dermiksen kudoksen.

Dermis on monimutkaisempi ihokerros, joka sijaitsee suoraan epidermiksen alapuolella. Tämä kerros koostuu hermoista, verisuonista, karvatupista ja muista ihon elintärkeistä osista. Juuri tämä kerros antaa iholle sen kimmoisuuden ja luonnollisen tuntuman arpikudokseen verrattuna.

Tutkijat ovat pitkään yrittäneet luoda uudelleen dermiksen, mutta eivät ole onnistuneet tehtävässä laboratoriossa. Valitettavasti dermiksen monimutkaisuus tekee sen kopioinnin laboratorio-olosuhteissa käytännössä mahdottomaksi. Nämä rajoitukset tiedostettuaan insinöörit kehittivät toisen, tehokkaamman lähestymistavan.

3D-tulostettujen ihosiirteiden tutkimus

- Kaksifaasiset rakeiset biomusteet ihon uudistamiseen tarkoitettujen korkean solutiheyden omaavien rakenteiden biovalmistukseen opiskella¹, joka julkaistiin Advanced Healthcare Materials -lehdessä, kuvaa uudenlaisen menetelmän ihonsiirtojen tekemiseen.

Tässä lähestymistavassa yhdistyvät gelatiinihelmillä kasvatetut solut hyaluronihappogeeliin, mikä mahdollistaa potilaan ihon luonnollisen kasvun, poistaa arpikudosta ja parantaa toipumistuloksia.

Fibroblastien rooli ihon uudistumisessa

Insinöörit aloittivat työnsä tutkimalla, mitkä solut auttavat dermiksen kasvua. He havaitsivat, että yleisin solu, fibroblastit, voisi toimia katalysaattorina uudelleenkasvulle. Fibroblastit ovat sidekudosta, joka tarjoaa tutkijoille ennustettavuutta ja helppokäyttöisyyttä.

Nämä solut ovat välttämättömiä ihon uudistumiselle useista syistä. Tarkemmin sanottuna ne tuottavat tärkeitä ECM-komponentteja, kuten elastiinia ja kollageenia. Nämä komponentit antavat ihollesi eheyden ja pitävät sen rakenteen koossa. Fibroblastisolut tarjoavat insinööreille toisen merkittävän edun. Niistä voidaan kehittää muuntyyppisiä erikoistuneita soluja, mikä avaa oven niiden käytölle monenlaisissa toimenpiteissä tulevaisuudessa.

Gelatiinihelmi-rakennustelineet

Tiedemiehen piti sitten selvittää, millä soluja kasvatettaisiin. He totesivat, että huokoisten gelatiinihelmien käyttö mahdollistaisi solujen asianmukaisen kypsymisen. Näiden geelihelmien pieni koko ja joustavuus mahdollistavat niiden sovittamisen mihin tahansa hoitojen vaatimaan muotoon. Niiltä puuttui kuitenkin rakenne, joka olisi pysynyt paikoillaan annostelun jälkeen.

Lähde - Linköpingin yliopisto

Leikkausohennusgeeli

Tämän lisärakenteen saavuttamiseksi insinöörit sekoittivat helmet hyaluronihappogeeliin. Geeli luo kemiallisen reaktion, joka muodostaa nopeasti vahvan kemiallisen sidoksen. Tätä erikoistunutta kemiallista synteesiä kutsutaan klikkikemiaksi.

Tutkijat havaitsivat sen olevan ihanteellinen, koska se tarjoaa yksinkertaisia ja tehokkaita reaktioita minimaalisilla sivutuotteilla tai jätteellä. He huomasivat, että heidän uusi geelimuodostelmansa jähmettyy, kun se altistuu kevyelle paineelle, kuten ruiskulla puristettaessa.

3D-tulostettavat ihorakenteet

Tämä lähestymistapa avaa oven monille sovelluksille aina lääkäreiden haavojen parantamisesta elävän ihon ruiskuilla aina 3D-tulostimeen, joka käyttää erityistä suutinta katastrofaalisista ihovaurioista kärsivien auttamiseksi.

3D-tulostettujen ihosiirteiden testaus

Insinöörit käyttivät oskilloivaa reologiaa ja 3D-skannauselektronimikroskopiaa teoriansa testaamiseen. Osana testausvaihetta laboratoriohiirille asetettiin kirurgisesti pieniä 3D-tulostettuja kiekkoja ihon alle. Tämä lähestymistapa mahdollisti insinöörien seurata dermiksen uudelleenkasvua useilla menetelmillä.

3D-tulostettujen ihosiirteiden testitulokset

Testitulos oli insinöörien toiveiden mukainen. Tutkimuksessa todetaan, että ihon uudistamiseen tarkoitetut erittäin korkean solutiheyden omaavat kaksifaasiset rakeiset biomusteet integroituivat paremmin kuin perinteiset ihonsiirteet. Lisäksi he havaitsivat, että implantti oli kehittänyt uusia verisuonia, mikä on elintärkeä vaihe uudistumisessa.

Implantteja tarkkailtiin tarkasti useita viikkoja toimenpiteen jälkeen. Insinöörit havaitsivat, että fibroblastit pysyivät aktiivisina geelissä viikkoja tulostuksen jälkeen. Nämä tiedot viittaavat siihen, että replikoitu dermis riittää pitkäaikaiseen kudosten uudelleenkasvuun palovammojen uhreilla.

3D-tulostettujen ihonsiirteiden tutkimuksen hyödyt

Tästä tutkimuksesta on monia etuja alalle. Ensinnäkin se avaa oven syvällisemmälle ymmärrykselle dermiksestä ja sen uudistumiskyvystä. Kestävien, itsekantavien rakenteiden ja solukuormitettujen elinsiirtorakenteiden onnistunut 3D-biotulostus on merkittävä virstanpylväs terveydenhuoltoalalle.

Räätälöity valmistus

Tämän tutkimuksen toinen etu on, että se mahdollistaa asiantuntijoiden ottaa solunäytteitä potilailta ja kasvattaa uudelleen elintärkeitä osia dermiksestä tai muista ihosoluista tarkemmin. Nämä solut voidaan sitten toimittaa potilaille tarkkojen menetelmien, kuten 3D-tulostuksen, avulla, mikä vähentää tulevien hoitojen kokonaiskustannuksia.

3D-tulostettujen ihosiirteiden sovellukset ja aikajana

Tälle teknologialle on monia sovelluksia terveydenhuoltoalalla. Ensisijainen käyttötarkoitus on auttaa niitä, jotka kärsivät traumaattisista ihovammoista, kuten tulipaloista tai kemiallisista palovammoista. Tämä tutkimus avaa oven täydelliseen toipumiseen nykyisten menetelmien sijaan, jotka jättävät elinikäisiä arpia ja hermovaurioita.

Kauneusleikkaus

Toinen sovellus tälle teknologialle on kosmeettisen kirurgian sektori. Tätä teknologiaa voitaisiin soveltaa lisäämään kollageenin tuotantoa ja kimmoisuutta iholle sen ikääntyessä. Koska se tarjoaa dermikselle luonnollisen tavan uudistua, se tarjoaisi parempia tuloksia kuin nykyiset menetelmät, jotka perustuvat ikääntymisen vaikutusten hidastamiseen.

Kliinisen käytön aikajana

Voit odottaa 3D-tulostettujen ihonsiirtojen yleistyvän seuraavien 10–15 vuoden aikana. Tämän toimenpiteen pitkäaikaisvaikutuksista on vielä paljon tutkimusta tehtävänä, mukaan lukien testaus ihmispotilailla. Kaikkien näiden tehtävien suorittaminen vie vuosia. Kliinisten testien jälkeen palovammojen uhrit saattavat kuitenkin päästä osallisiksi tästä mullistavasta toimenpiteestä.

3D-tulostettujen ihosiirteiden tutkijat

3D-tulostettua ihosiirteiden tutkimusta isännöivät Linköpingin yliopisto ja Ruotsissa sijaitseva katastrofi- ja traumatologian keskus. Lehdessä ovat mukana Johan Junker, Daniel Aili, Rozalin Shamasha, Sneha Kollenchery Ramanathan, Kristin Oskarsdotter, Fatemeh Rasti Boroojeni, Aleksandra Zielińska, Sajjad Naeimipour, Philip Lifwergren, Nina Reustle, Lauren Roberts, Annika Starkenberg, Peter Karhan Sgretn, Jonat Apel Sgretn. Rakar ja Lars Kölby työhön osallistuneena.

Tutkimuksen taloudellista tukea saivat Erling-Perssonin säätiö, Euroopan tutkimusneuvosto, Ruotsin tutkimusneuvosto ja Knut ja Alice Wallenbergin säätiö.

Lähde - Linköpingin yliopisto

3D-tulostettujen ihonsiirtojen tulevaisuus

Insinööreillä on vielä paljon työtä tehtävänä, jos he aikovat saada ruiskuun pakatun ihon markkinoille. Tutkielman mukaan seuraaviin vaiheisiin kuuluu teknologian testaaminen sian haavamallilla, minkä pitäisi tarjota arvokasta tietoa prosessista ihmisen iholla.

Mielenkiintoista kyllä, tämä työ korreloi tiimin toisen tutkimuksen kanssa, joka paljasti uuden menetelmän elastisten hydrogeelilankojen muodostamiseksi, joiden vesipitoisuus on 98 prosenttia. Nämä pienet putket voisivat toimia keinotekoisina verisuonina, joiden insinöörit toivovat toimivan yhdessä 3D-tulostetun ihonsa kanssa täydellisen toipumisen mahdollistamiseksi.

Investoiminen terveysteknologiaan

Useat yritykset työskentelevät jatkuvasti parempien ihosiirteiden luomiseksi. Nämä yritykset ovat panostaneet paljon rahoitusta ja vaivaa tutkimukseen ja kehitykseen tavoitteenaan luoda mahdollisimman kestäviä ja elävän näköisiä ihosiirteitä. Tässä on yksi yritys, joka pyrkii olemaan edelläkävijä ihosiirteiden käytössä ja kehityksessä pitkälle tulevaisuuteen.

Avita Medical Oy

Australiassa toimiva Avita Medical Inc. (RCEL -3.7%) tuli markkinoille vuonna 1993 nimellä Clinical Cell Culture (C3). Edistyksellinen ihonsiirtotutkija oli palovammaspesialisti Dr. Fiona Woodin ja insinööri Marie Stonerin aivoituksen tulos. Heidän tavoitteenaan oli luoda "ihosuihketeknologia", joka nopeuttaisi palovammapotilaiden hoitoa.

Vuonna 2005 Avita Medical sai hyväksynnän tarjota RECELL-järjestelmäänsä EU:n markkinoille. Tämä hyväksyntä auttoi yritystä laajentamaan markkina-asemaansa. Vuonna 2018 yritys sai FDA:n hyväksynnän Yhdysvalloissa, mikä oli merkittävä virstanpylväs.

Sittemmin Avita Medical on vahvistanut markkina-asemaansa sekä EU:n että Yhdysvaltojen markkinoilla. Vuonna 2024 se julkaisi useita uusia tuotteita, kuten PermeaDermin ja Cohealyxin, ja laajensi toimintaansa biosynteettisiin ja kollageenin kasvualustoihin.

Avita Medicalin (RCEL) viimeisimmät osakeuutiset ja kehityskulut

3D-tulostetut ihonsiirteet | Yhteenveto

3D-tulostettujen ihosiirteiden tutkimus edustaa läpimurtoa palovammapotilaiden hoidossa. Tämä uraauurtava tutkimus avaa oven ihoa rumentavista palovammoista kärsiville täydelliseen toipumiseen. Tämä voi myös johtaa siihen, että muut vakavasti loukkaantuneet potilaat saavat toisen mahdollisuuden normaaliin elämään. Näistä ja monista muista syistä tämä tiimi ansaitsee seisten osoitetut suosionosoitukset.

Opi muista Cool Healthtechista Tässä.

Viitteet:

^{1. R. Shamasha, SK Ramanathan, K. Oskarsdotter, FR Boroojeni, A. Zielińska, S. Naeimipour, P. Lifwergren, N. Reustle, L. Roberts, A. Starkenberg, G. Kratz, P. Apelgren, K. Säljö, J. Rakar, L. Kölby, D. Aili, J. Junker, Kaksifaasiset rakeiset biomusteet ihon uudistamiseen tarkoitettujen korkean solutiheyden omaavien rakenteiden biovalmistukseen. Adv. Terveydenhuolto Mater. 2025, 2501430. https://doi.org/10.1002/adhm.202501430}