“羊毛出在羊身上”:傷口縫合線可能是你自己的皮膚細胞
2020年05月26日10:52

原標題:“羊毛出在羊身上”:傷口縫合線可能是你自己的皮膚細胞

原創 李瓊 我是科學家iScientist

織布製衣用的紗線,纖維原料可以分為天然纖維和化學纖維。天然纖維中的一大類是動物纖維,比如羊毛、兔毛等動物毛,以及蠶絲、蜘蛛絲等動物腺分泌物。

或許不久的將來,動物纖維的原料中,可能還要包括人體皮膚細胞了。

這不,法國波爾多大學、國家健康與醫學研究院的尼古拉斯·L’休盧克斯(Nicholas L’Heureux)帶領的團隊,就研製出了用人體皮膚細胞製成的新型生物紗線,並將研究結果發表在了今年3月的《生物材料學報》上。

用人體紗線織出的管子|參考文獻[1]

成也免疫,敗也免疫

現代醫學如此發達,皮膚或者器官受傷可以縫合;器官喪失功能,可以移植器官重建其生理功能。但是,用來縫合的線或者移植的器官仍有可能被免疫系統視作異物,而面臨著被排斥和攻擊的危險,從而使患者傷口留疤或者感染、器官無法正常使用。

如果採用可溶解的材質做縫合線,可以將此類併發症降低。但是也可能產生縫線過早溶解的風險,導致患者最終需要經曆痛苦而漫長的重新修復。

這種新研發出的生物紗線,就很好地解決了這個兩難的問題。新型生物紗線是用人體皮膚細胞合成的細胞外基質所製成。細胞外基質是由細胞周圍的大分子構成的複雜網架結構,最大優勢在於生物結構相對保守,就算是不同的物種間差異也很小。在製作生物紗線時,還會採取失活步驟來破壞它的結構,從而進一步降低材料的免疫原性。因此當生物紗線植入人體後,既不會引起機體免疫反應的抵抗,也可以在沒有慢性炎症的情況下長期存於體內。

細胞外基質由各種大分子織繪成複雜的網絡 | OpenStax Biology

人體紗線養成記

製成這種生物紗線過程十分精密,先從成人皮膚中分離出皮膚成纖維細胞(可以分泌大量細胞外基質哦),培養一段時間,形成一個堅硬而緻密的活性薄片。適當延長細胞培養時間,還能提高紗線的牢度。形成的薄片經過快速衝洗和室溫乾燥後,會失去活性。乾燥後的薄片可以凍存在-80℃條件下,使用前再用水浸泡即可恢復活性。

使用時,可以把這些薄片切割成細絲,並把幾根細絲擰成更結實、更均勻的紗線。並且這個過程不需要任何外源支架和化學交聯,避免了生物紗線變性和快速降解。紗線在乾燥失活、纏繞以及長時間低溫儲存後都沒有明顯降解,反而變得更加堅固。

人體紗線 | 參考文獻[1]

縫合、移植,樣樣精通

跟普通紗線類似,生物紗線也能玩轉各種織法:針織、編製、機織甚至鉤織,可以打結,還可以用於縫合、製造管子、瓣膜和多孔膜。

人體紗線的不同紡織方式 | 參考文獻[1]

研究人員利用它成功地縫合了一隻小鼠的傷口。在縫合兩週後,傷口癒合,外部的縫合線自然乾燥並脫落,幾乎沒有留下痕跡。一個月後,縫線在真皮層仍然清晰可見,沒有引發炎症或者降解的跡象。

人體紗線縫合小鼠傷口 | 參考文獻[1]

研究人員甚至使用定製的織布機將人體紗線編織成了一根管子,並且成功移植到了一隻羊的頸動脈上。在移植過程中,這根堅固而柔韌的管子表現良好,移植後沒有滲漏現象發生,並且可以讓血液正常地流過。

人體紗線編織成管,移植入羊頸動脈 | 參考文獻[1]

然而,生物紗線在某些方面還是無法與合成材料相媲美。比如和聚丙烯(丙綸)等聚合物相比,人體紗線的強度就小了約40倍。

儘管不能取代所有的合成材料,但這種人體皮膚細胞製成的紗線已經具有了很多優點。或許未來的某一天,需要縫合傷口的患者就能因為人體紗線,少了免疫反應、縫線崩裂等麻煩。

除了縫補傷口,人體紗線還有什麼其他腦洞操作嗎~

作者名片

作者:李瓊

編輯:悲催的鉈寶寶 範可鑫

排版:雷穎

題圖來源:Nicolas L’Heureuxa

參考文獻:

[1]Magnan, Laure, et al. "Human textiles: A cell-synthesized yarn as a truly “bio” material for tissue engineering applications." Acta Biomaterialia 105 (2020): 111-120.

[2]Laure, Magnan, Gaëlle, et al. Characterization of a Cell-Assembled extracellular Matrix and the effect of the devitalization process.[J]. Acta Biomaterialia, 2018.

[3]https://www.iflscience.com/health-and-medicine/scientists-create-vessels-from-human-yarn-by-weaving-skin-cells-in-a-loom/

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