Piele injectabilă 3D pentru vindecarea arsurilor fără cicatrici

O echipă de cercetători de la Linköping University și Swedish Center for Disaster Medicine and Traumatology a dezvoltat o tehnologie inovatoare care ar putea revoluționa tratamentul arsurilor grave: un gel injectabil cu celule vii, denumit neoficial „piele într-o seringă”. Această soluție poate fi imprimată 3D și aplicată direct pe rană, formând o piele funcțională care nu lasă cicatrici. Studiul a fost publicat în Advanced Healthcare Materials.

Problema actuală în tratamentul arsurilor

În prezent, tratamentul standard pentru arsurile extinse implică grefe de epidermă - stratul superficial al pielii. Totuși, acest strat conține doar un tip celular și nu include componentele funcționale ale dermului, cum ar fi vasele de sânge, nervii sau foliculii piloși. Rezultatul: cicatrizare severă și pierderea funcționalității pielii.

Transplantarea dermului este rar practicată, deoarece produce o rană la fel de mare ca și cea pe care ar trebui să o vindece. Din acest motiv, cercetătorii încearcă să creeze materiale care pot reconstrui dermul in situ, fără a provoca leziuni suplimentare.

O soluție bioinginerică: piele 3D pe bază de celule și hidrogel

Componentele principale

• Fibroblaste dermice - ușor de obținut și cultivat, pot genera matrice extracelulară dermică.
• Microbile poroase de gelatina - structuri care servesc ca suport tridimensional pentru celule.
• Acid hialuronic - gel natural compatibil biologic, folosit ca mediu de suspensie.
• Click chemistry - metodă sigură de reticulare, fără cupru, care asigură stabilitatea compusului injectabil.

Rezultatul este o biocerneală granulară bifazică, denumită µInk, care are o consistență shear-thinning - devine lichid sub presiune ușoară și revine la starea de gel după aplicare. Această proprietate permite atât injectarea directă în rană, cât și imprimarea 3D a materialului sub formă de grefe personalizate.

Rezultate experimentale în model animal

În studiul pe șoareci, cercetătorii au imprimat 3D mici discuri cu celule umane, care au fost implantate sub piele. Rezultatele au arătat:

• Supraviețuirea și activitatea metabolică a celulelor implantate
• Formarea de vase de sânge în interiorul grefelor - esențială pentru integrarea tisulară
• Depunerea de matrice extracelulară dermică
• Integrare eficientă fără formare de țesut cicatricial

Extensia tehnologiei: vase de sânge imprimate

Un obstacol major în biofabricarea de organe sau țesuturi complexe este lipsa vascularizației. Fără alimentare cu oxigen și nutrienți, structurile 3D suferă necroză în centru.

Într-un studiu complementar, aceeași echipă a dezvoltat filamente hidrogelice elastice, formate în proporție de 98% din apă, care pot fi înnodate și transformate în mini-tuburi. Aceste structuri:

• Suportă flux de lichid și pot fi colonizate de celule endoteliale
• Funcționează ca canale perfuzabile în grefele imprimate
• Pot fi programate mecanic datorită funcției de memorie de formă
• Sunt degradabile proteazic, permițând eliminarea lor ulterioară ca matriță temporară

Perspective clinice

Tehnologia propusă deschide drumul către grefe dermice personalizate, bazate pe celulele pacientului obținute dintr-o biopsie minimă. Posibilitatea de imprimare 3D și integrarea de structuri vasculare viabile face ca această abordare să fie promițătoare nu doar pentru arși, ci și pentru reconstrucția complexă a țesuturilor.

Concluzii

„Pielea într-o seringă” este mai mult decât o metaforă: reprezintă o fuziune inovatoare între bioinginerie celulară, chimie click și imprimare 3D. Prin reproducerea caracteristicilor structurale și funcționale ale dermului, acest sistem ar putea transforma modul în care abordăm vindecarea rănilor cronice și arsurilor severe, cu scopul final de a elimina cicatricile și de a restaura pielea ca organ viu, funcțional.