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标题: 蚕丝能“编织”出人类的皮肤？ [打印本页]

作者: 细胞海洋 时间: 2011-3-8 09:29 标题: 蚕丝能“编织”出人类的皮肤？

2011年03月07日05:20  现代快报
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在鬼怪小说里，提到人皮往往令人毛骨悚然，比如《聊斋志异》中的《画皮》就是一个和人皮有关的经典故事。但对于烧伤科的医生来说，人皮却是很重要的宝贝，对于那些严重烧伤的病人来说，如果能有用之不竭的人皮，那是多么高兴的一件事，可是这个梦想一直未能实现。9 i5 I% [3 f( w" K" v

　　最近有国外媒体称，美国匹兹堡大学麦克哥尔恩（McGowan）再生医学研究院的格尔拉彻医生发明了一种治疗烧伤的新医疗设备——具有“科幻风格”的喷枪，通过从患者身上提取出健康的皮肤干细胞，并用喷枪将这些干细胞“喷射”到烧伤者的皮肤上，就能治疗烧伤的皮肤。. f# ]* R6 r. r. d$ H5 o3 @

　　而在国内，来自苏州大学的科学家们最近也开始了一项全新的实验，就是利用丝绸提取的丝蛋白与人类干细胞相结合培育仿生皮肤，就是说人造皮肤，如果成功，那么将来的烧伤病人想要用多少皮肤就可以用多少皮肤，且不用再忍受植皮带来的痛苦。而这一切离我们还有多远呢？
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　　□本版主笔快报记者金辰陈超

　　植皮的作用! j1 J& }4 ?: l5 w7 i

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　　感染是烧伤最大的敌人
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　　植皮只是给伤口提供保护罩* W) s3 C; K3 R7 }6 V

　　50多年前，中国大地上流传着这样一首歌：“上钢三厂邱财康，为了钢，受了伤……”歌里说的就是上海钢铁三厂30岁的炼钢炉长邱财康，为解救其他工友，被1300多摄氏度的钢水严重烧伤，其受伤面积达到89％，深三度烧伤面积23％。当时为了挽救邱财康的生命，中国集中了几乎最好的医护人员，通过无数次的植皮手术，他方才转危为安。之后这件事情在国内外广为流传，除了邱财康英勇救人的事迹外，能够将重度烧伤病人挽救成功，也是一个医学奇迹。

　　“创面覆盖是治疗烧伤，特别是重度烧伤的关键。如果没有正常的皮肤供应，治疗难度确实太大了。”国内最重要的烧伤治疗机构之一，无锡市第三人民医院烧伤科的主任吕国忠说。
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　　皮肤是人体一种很奇妙的组织，它有保护身体、排汗、感觉冷热和压力的功能。而皮肤烧伤的程度也分很多级别，最轻的烧伤只要通过涂抹一些软膏防止感染就可以，这种烧伤对皮肤的破坏性小，皮肤可以慢慢恢复功能。而对于严重的烧伤患者，就必须植皮了。, p% ^* g7 K% T
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　　植皮的作用只是为了覆盖创面，避免伤口感染，就相当于给伤口加一个保护罩。对于烧伤病人来说，最可怕的就是感染，因为失去了皮肤的保护，皮肤内的一切就暴露在外，细菌入侵就会引发感染，如果不保护起来，烧伤的人就会因感染细菌而死亡。而植皮后，里面的烧伤创面会自己慢慢愈合，长出新的皮肤，和外面植入的皮肤融合。但植皮后新长出的皮肤也无法恢复到健康皮肤的功能，因为失去了排汗降温等功能，只是把伤口愈合了，所以大面积植皮患者到夏天会很受煎熬。

　　植皮的方法
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　　为能使用到更多健康皮肤
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　　科学家曾用各种动物皮做试验
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　　而从发明烧伤软膏到发明植皮手术，这中间的过程也很曲折。7 P+ L# k& D. k0 R" f) p
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　　早在汉代，中医就提出利用草药、猪油等制成的软膏敷治烧伤创面，但这只能针对烧伤面积小或烧伤程度不严重时。到了上世纪初，烧伤治疗仍处于起步阶段，患者即使是巴掌大一块面积的三度烧伤（烧伤区域皮肤呈鲜红色，偶尔有水疱，没有痛觉），往往也会因为感染而死亡。医生们为此冥思苦想，从避免感染的角度采用了消毒、除菌到无菌病房等种种手段，直至想出了植皮手术的方法，这才大大解决了烧伤治疗的难题。3 z! T8 S( t3 x! f+ p: d" i0 r

　　可即使是这样，重度烧伤病人的存活率也是十不足一。“最大的难题就是人皮不够用。”吕国忠说，早期的植皮手术，多大的创面就需要移植多大的健康皮肤，可是很多重度烧伤病人几乎全身都被烧伤，皮肤一直不够用。像邱财康全身烧伤89%，只能把他身上仅有的寸把见方的健康皮肤割下来，移植过去，等割开的皮肤长好了，再割，再移植，对病人来说是根本无法忍受的痛苦，很多人在痛苦的移植过程中因为感染而死去。

　　怎么样才能解决人皮不够用的问题呢？烧伤科医生想出了两条路：第一条路就是创新手段，用最少的皮肤来覆盖更多的创面。医生们就像一个高级裁剪师傅，怎样才能利用患者有限的健康皮肤来覆盖创面呢？! ~" M3 ~9 i. z  C; t4 s& T' J
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　　贴邮票式的移植方式：将健康皮肤剪成邮票大小，间隔覆盖创面，既能让大部分创口得到覆盖，又不至于暴露的部分太多而感染，这种方法能让健康皮肤的使用面积减少到创面的三分之一。
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　　微粒播种式的移植方式：将健康皮肤剪成芝麻大小，间隔覆盖创面，这种做法可使健康皮肤使用面积减少到创面的十分之一。

　　可是再节省，还是得用到患者自身的健康皮肤，即使利用现有最先进的治疗手段，全身90%以上三度烧伤病人也极难存活，95%以上的全世界都没有存活先例。
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　　人皮不够用，能不能用其他皮代替？于是有烧伤科医生想到了第二条路：用动物皮或其他人的皮肤。
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　　最早使用的是透气性较好的鱼皮、鸡皮、蛇皮，可医生发现这些替代物只能暂时解决创面感染问题，创面始终无法愈合。医生又想到用哺乳动物的皮肤，比如猪皮、羊皮等，皮是够用了，可是创面依然迟迟无法愈合。于是，医生们开始动员患者的亲属提供移植的皮肤，可是依然效果甚微。

　　精疲力尽的医生们发现，薄薄一层的皮肤，比人体最重要的心脏等器官还要难伺候，移植期间的排斥反应大得吓死人，而且患者也无法通过传统的服用抗排斥药物解决这一问题。归根结底，还是因为人体的保卫系统太厉害了，不管什么样的替代物，都被当成像细菌这样的入侵者，没过多长时间就会被消蚀掉。

　　也就是说，除了患者自己皮肤以外，任何的皮肤替代物都无法彻底解决问题，研究一时间走到了死胡同。7 Q  W+ e  D* ~
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　　人造皮肤的构想8 a4 t4 R: h2 p+ U/ k5 c% L2 E! [% Q

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　　干细胞的发现给植皮手术带来福音: m* `9 _* E) M8 C* x0 V

　　但用干细胞人造皮肤还有很多问题要解决
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　　没多久，干细胞的发现给皮肤替代物的解决指点了方向。干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。医生们认为，既然只有患者自己的皮肤才能用，那我们能不能用患者的干细胞在体外培养出人工制造的皮肤呢？

　　上世纪70年代开始，就有人提出这样的想法，但是要实验成功，首先需要一个构思，而苏大科学家想到的是以下一条思路：
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　　1.干细胞怎么样就能长出我们需要的功能细胞。这是所有科学家必须克服的难题，干细胞既然是“万用细胞”，可以分化成多种功能的细胞，但是如何利用干细胞使其分化为需要的功能细胞，比如皮肤细胞，这个过程也是很难的。而且皮肤的构成很复杂，由表皮、真皮和皮下组织构成，并含有附属器官（汗腺、皮脂腺、指甲、趾甲）以及血管、淋巴管、神经和肌肉等。而如何能使干细胞分化出这些不同的皮肤组织，是科学家首先要解决的。而据目前的技术来说，这个问题已经可以解决。( F4 E  z7 H8 `' K& M
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　　2.这些干细胞要在怎样的一个载体中生长？因为皮肤的不同组织细胞有自己的排列方式，如何使这些细胞能像皮肤结构一样生长，就需要先搭个框架，而用什么材料来搭框架，并且能和干细胞最后融合在一起，也是一个难题。目前很多国家都在想办法。而苏大这次找的就是蚕丝。) f; h: y3 u  V+ ]8 U) z

　　3.即使能够在体外人工培育出人造皮肤，但这种皮肤能否和人体完美地融合，而不会发生排斥反应？否则就和动物皮一样，只能暂时覆盖创面。

　　此外还有其他一些技术难题，而目前最大的难题就是怎么解决人体排斥。当然用干细胞人造皮肤的方法可能还有其他，但殊途同归。而美国的那种“喷射枪”，专家表示他们还没有在哪个权威杂志上看到相应的解释，而且还只是用在二度烧伤上，二度烧伤不一定损伤到真皮层，如果没伤到真皮层，喷不喷干细胞都没关系。

　　人造皮肤的探索

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　　用蚕丝做框架

　　苏大科学家用蚕丝人造皮肤

　　而苏大科学家为何想到用蚕丝来造皮肤，是因为近年来科学家频频利用蚕丝作为精密外科手术和眼科手术的缝合线，蚕丝表面的丝蛋白基本不会引起炎症反应。于是研究者开始考虑丝蛋白是否也可以用于其他地方。
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　　科学家们开始进行不同种类细胞的培养，发现不同的细胞都能够在丝蛋白上很好地生长，这就意味着丝蛋白可以用于不同组织的再生和修复。苏州大学副校长张学光教授带领的研究团队发现，利用丝蛋白制备的多孔丝素膜、聚氨酯—丝素蛋白接枝膜等类似支架结构，可以通过诱导的方式轻易让干细胞附着。# P; r* K/ h" j$ v' {# y% G, y9 O
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　　说起来简单，具体实施起来又是怎么样的？参与研究的苏州大学吕强博士介绍说，首先依据患者皮肤损伤的尺寸，裁剪合适的丝蛋白材料，然后将干细胞植入，随后通过可控的技术，让多个干细胞在丝蛋白构成的材料上生长。然后通过对丝蛋白材料的设计，干细胞可以在其中转化为不同的功能细胞，如真皮层的成纤维细胞，表皮层的表皮细胞等，最后生长成一块仿生人工皮肤。1 x% W6 \2 q# `1 S6 z, c

　　而所有这一切都是在一个生物反应器里完成的，时间大约1~2周，一块类似的人体皮肤就形成了，从而可以用于植皮手术。$ ~7 y. ~* v. V" J  F9 ]  V
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　　当然，研究者也表示，仿生人工皮肤只是体外的干细胞诱导形成的细胞聚集体，同真正的皮肤组织还是有差距的，将其植入体内后，通过损伤部位人体的各种刺激、反馈机制，使得这些细胞聚集体进一步分化、生长，最后才真正形成人体的皮肤组织。$ S4 H, G4 g9 r6 \4 z
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　　与其他干细胞制作人工皮肤相比，除了丝蛋白不会轻易遭到人体排斥外，研究还发现丝蛋白通过技术手段制作的支架结构可以逐步在人体内降解，这才是仿生人工皮肤不被人体保卫系统侵蚀的最大秘密。/ c  ?' ?# A/ A2 r* n  }8 ~
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　　据了解，根据测算，要想制作巴掌大的一块仿生人工皮肤，所需要的丝蛋白不过在5克左右，差不多18个蚕茧就能解决问题。“这也大大降低了目前植皮手术所需要的高昂费用。”张学光教授介绍说，预计几年后即可开发的该项新技术，希望能够给烧伤患者带来真正的福音。

作者: 懵懂干细胞 时间: 2011-3-8 10:35

蚕丝原来这么多用处啊！
有没有具体发表这方面的文献啊？

作者: tpwang 时间: 2011-3-8 11:49

回复细胞海洋的帖子' w! R/ K5 Y, G. t' z$ o

蚕丝的一些基本特性产生于蚕吐丝出来后的短暂时间和环境影响。养过蚕的人都知道，蚕吐丝是转着脑袋边拉边吐的，这个拉的过程对蚕丝的基本物理特性形成最关键，比如拉力。蜘蛛也类似，蜘蛛织的网有几条经纬线是用特殊方式拉出来的。比如常见蜘蛛吊起来边吐边往下走。把蜘蛛网搞烂了，主要的这几根线往往不易损坏。这个特点给改造蚕丝的品质带来一个技术难题，即它不是能简单通过改造内在制造机制如基因和蛋白等就能做到的，如何在吐出来时控制丝的物理过程从而达到想要的品质，这有些不好办。
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不知道蚕丝表面的丝蛋白是否也会与这个过程有关，在丝蛋白上培养干细胞，是否也可以利用蚕丝的物理特性形成过程及其可能的丝蛋白特性。: I6 p/ b0 ]+ m9 x" w, S0 K
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中国的蚕学重镇在重庆的西南大学，应该是国际领先的吧，中国蚕丝在世界上独步。

作者: 可怜的孩子 时间: 2011-3-8 21:16

回复细胞海洋的帖子

中国丝绸闻名天下，此话不假。。但是，蚕丝应用于医学领域目前的国际权威是美国塔夫茨大学的Kaplan教授，2003年他在Nature上发表了一篇丝蛋白自组装机制的文章，2010年又在Science上发表综述“New opportunities for an ancient material”，先后发表关于丝蛋白相关文献400余篇，苏州大学也与Kaplan课题组关系密切。丝蛋白是一种生物相容性良好的材料，具有良好的机械性能和可控的降解性能，还可以根据需求设计成丝蛋白膜片、丝蛋白凝胶、丝蛋白多孔支架等多种形式，并用于骨组织工程支架、角膜修复材料等研究，医学领域应用前景一片光明。

作者: tpwang 时间: 2011-3-8 21:43

可怜的孩子发表于 2011-3-8 21:16
4 u/ q- L' U0 ], U/ ]回复细胞海洋的帖子
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9 U, a# s/ A( O% e9 h, R/ R4 y中国丝绸闻名天下，此话不假。。但是，蚕丝应用于医学领域目前的国际权威是美国塔夫 ...

谢谢信息。

作者: xiaoqi 时间: 2011-3-14 12:42

前景貌似很不错的，主要的技术难关在哪?

作者: qingbao 时间: 2011-3-14 13:16

楼上的严谨很让人佩服，讲个典故来放松一下。/ b _6 P) u7 U# A' @4 f
说是顽皮而富有正义感的哪吒在东海嬉水，打死了无恶不作的龙王五太子敖丙，犯下了天条。玉皇大帝要兴师问罪。为了不连累父母，哪吒折骨还父，剃肉还母。眼看哪吒行将离开人世，太乙真人飘然将至，他以荷叶代替肌肉，以荷梗代替骨骼，将哪吒从黄泉路上拉了回来。古人想象力很丰富啊，但如今我们真的有办法重新塑造人类的某些组织或器官。其原料不是荷叶和荷梗，而是蚕丝。
开个玩笑，呵呵。3 h/ }0 }, H4 B9 U

作者: sunshy2772 时间: 2011-4-6 10:44

谢谢分享，长见识了~

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