小型猪皮肤创伤敷料
我国每年有近400万的各类皮肤缺损患者需要治疗。其中,深度烫(烧)伤创面的治疗一直是临床亟待解决的难题之一。迄今为止,自体皮肤移植仍然是临床治疗全层皮肤缺损最有效的方法。全层皮肤缺损创面,自体全厚皮移植是其治疗的“金标准”,但全厚皮的来源有限,且取皮过程会对供皮区造成不可逆的损伤,无法多次取皮。对于大面积的皮肤移植临 床上一般采用自体刃厚皮移植以封闭创面。但是移植的刃厚皮较薄,缺乏真皮成分。愈合后皮片易发生挛缩,抗压力抗摩擦力均较差,且有不同程度的瘢痕遗留,特别是对于关节功能部位,后期的瘢痕挛缩往往导致关节畸形,严重影响了关节的功能及美观,因此,全厚皮移植只能应用于某些重要的关节功能部位,大部分的创面都不宜应用这种治疗方法。
(一)猪源性生物敷料
大面积创伤面修复面临的主要难题是自体皮源不足,近年来由于异体皮肤移植涉及伦理学而使其来源更加有限,加之保存条件高、价格昂贵,同时存在传播肝炎、艾滋病病毒的潜在可能,所以应用量逐渐减少。研发异体皮肤的替代物已刻不容缓,由于猪与人皮肤有较高的组织同源性,且结构相似、来源广泛、价格低廉,因此,成为异体皮肤替代物研究的热点。
在尝试用皮肤替代物来对深度皮肤损伤创面进行覆盖中,猪皮作为皮肤移植的生物敷料相当流行,然而随着人们对这种成年猪皮肤作为生物敷料优势的怀疑,逐渐放弃了这种生物敷料。Chiarini等应用新生仔猪皮肤作为创伤移植替代物,研究发现新生仔猪皮肤在-80℃冻存6周,45℃复苏后体外培养和移植后其组织结构不会发生改变,并且会释放IL-1alpha、IL-6、GM-CSF和TNF-α等细胞因子,这些细胞因子有助于组织修复与再生。
天然真皮作为一种生物创面覆盖物及自体真皮修复的模板,其复杂的三维胶原结构的完整保留使之具有其他人工创面覆盖物所不可比拟的优点,然而排斥反应是限制其使用的主要障碍。Ge等通过腺病毒将人类细胞溶解性T淋巴细胞抗原4免疫球蛋白(CTLA4-Ig)转染入猪皮肤内,通过该基因转染的猪皮作为人类皮肤移植的替代物以此降低皮肤移植时产生的排斥反应取得了良好的效果;我国黄伟琪等也研究了基因转染猪皮在早期应用于深Ⅱ度、Ⅲ度烧伤切削痂创面的临床疗效,结果证实基因转染猪皮治疗烧伤创面具有促进创面愈合、减轻创面疼痛的作用,是一种安全有效的创面覆盖物。应用异种脱细胞皮肤进行移植是解决免疫排斥的另一种有效方法。异种脱细胞猪皮经过物理、化学方法处理,去除包括附件上皮细胞、朗格汉斯细胞和微血管内皮细胞等细胞成分和可溶性蛋白,最大限度地降低了免疫原性,具有良好的组织相容性。脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix,ADM)去除了引发宿主排斥反应的细胞成分和可溶性蛋白,完整地保留了细胞外基质中纤维网络的天然形态结构和组成成分。ADM力学性能好,抗原性低,其成分结构与正常细胞生长的微环境极其相似,是目前最有应用前景的支架材料。杨燕妮等联合物理化学方法,采用巴马小型猪网状层真皮制备ADM与两种以酶消化法为主的制备方法进行组织学比较。实验结果证实该改良法用于异种移植的最大优势在于无基底膜及真皮乳头层存在,抗原成分进一步降低。
应用皮肤替代物治疗皮肤损伤时如何最大程度的降低炎症反应从而提高创伤的愈合效率是评价皮肤替代物优劣的一个重要指标。新型改良的皮肤替代物一般是由胶原蛋白、6-硫酸软骨素和羊膜等构成。Kim等在猪背部制作3cm×3cm全层皮肤损伤模型,应用该模型进行研究,实验结果证实脱硫酸胺素交联附有羊膜的胶原蛋白(AM-DHT)作为皮肤替代物治疗全层皮肤缺损,组织切片显示炎症细胞较少,成纤维细胞过量增生,该种皮肤替代物炎症反应小,创伤愈合效率快。付晋凤等应用脱细胞猪皮与自体微粒皮联合移植治疗大面积烧伤,观察到脱细胞猪皮排斥反应轻,患者超高代谢减轻,营养状况良好。猪皮作为敷料应用,具有良好的弹性、创面黏性及透水性,移植后易于成活,不会阻碍自体微粒皮的生长,能快速封闭创面。
猪皮敷料也存在一些缺陷,如有感染猪-人共患病的可能,安全性低。但总体上讲,由于猪与人有较高的同源性,猪皮来源广泛,价格低廉,因而适合广泛推广。
(二)组织工程皮肤
组织工程皮肤是组织工程研究最为成熟的一个领域,其核心内容是构建一种支持细胞生长的三维支架,与角质形成细胞和(或)成纤维细胞进行体外复合培养,形成可用于创面覆盖与修复的皮肤等同物。
随着组织工程技术和再生医学的发展,开发出具有原位诱导再生性能的皮肤再生材料已经成为可能。常见的组织工程支架材料主要有胶原、壳聚糖、透明质酸、纤维蛋白、琼脂等,其中应用最为成功的是源自动物体的胶原。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,为一种天然聚阳离子多糖,在体内可被降解为易被人体吸收的氨基葡萄糖,具有良好的生物相容性和生物可降解性,是一种理想的细胞外基质材料。许诺山等应用巴马小型猪建立Ⅲ度烧伤所致全层皮肤缺损并植入胶原-磺化羧甲基壳聚糖/硅橡胶双层人工真皮支架,实验模型稳定、可重复性强,为人工皮肤的研究和生物学意义的验证提供了良好的大动物模型。
羧甲基壳聚糖(CMC)是壳聚糖众多衍生物中研究最多的一类物质,由于水溶性的增强,使其具有成膜、保湿、螯合等优良的特性,因而广泛应用于医药、抗菌和生物传感等领域。磺化羧甲基壳聚糖有和肝素非常类似的活性基团,具有与碱性成纤维细胞生长因子(FGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)等生物活性因子特异性结合的能力,这些特性赋予了其作为皮肤再生材料的原位捕获生物活性因子能力,提高了其生物活性,能够实现皮肤再生材料的快速血管化,是一种具有良好前景的新型皮肤再生材料。黄爱宾等利用巴马小型猪制作Ⅲ度烫伤模型,应用该模型检测胶原-磺化羧甲基壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料对创伤面全层皮肤缺损的修复性能。大体观察和组织学分析结果显示,胶原-磺化羧甲基壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料具有更快的血管化性能,且经该材料处理的创面能有效支持薄自体皮片的移植成活率,实现深度烫伤创面的全层修复。石桂欣等制备了聚乳酸、聚乳酸-己内酯多孔支架,并以生物相容性较好的猪的无细胞真皮(ADM)为参比,分别把3种材料植入大鼠背部肌层,术后定期取大鼠皮下埋藏组织进行组织学检测。结果说明聚乳酸与聚乳酸-己内酯的生物相容性较ADM差,但并未出现明显的异物排斥反应,两者的生物相容性基本上可以满足组织_丁程中对支架的要求,这为聚乳酸类人工皮肤的进一步研究提供了有意义的实验依据。
硅胶因为具有稳定的理化性质和良好的生物相容性,也已广泛应用于临床,尤其是治疗瘢痕增生。硅胶敷料促进创面愈合的机制目前还不明确,可能的解释是硅胶敷料接触创面后可缓慢释放硅油颗粒涂布于创面,从而造成创面湿润、氧张力偏低的环境。局部创面处于低氧水平时可能会刺激巨噬细胞释放多种生长因子,而且硅胶敷料这样一种保湿敷料能使创面释放的内源性生长因子保持与创面的接触,同时促进胶原的分泌与合成,此外湿润的创面有利于坏死组织与纤维蛋白的溶解。顾在秋等应用猪建立Ⅱ度烧伤模型,研究了硅胶敷料对猪深Ⅱ度烧伤创面愈合的影响,结果证实外用硅胶敷料能促进烧伤深Ⅱ度创面愈合。
人的表皮单细胞悬液与脱细胞真皮基质重组的复合人工皮移植修复猪全层皮肤缺损,既能修复猪全层皮肤缺损,获得与全厚皮移植相同的疗效;同时又避免了刃厚皮与全厚皮移植的缺点。徐刚等利用中国实验用小型猪于背部正中分别切除全层皮肤至深筋膜的3个创面模型,利用该模型探讨了复合人工皮肤在修复全层皮肤缺损中的作用,实验结果也证实人工复合皮肤具有表皮、真皮双层结构,在愈合过程中表皮细胞逐步增殖、分化,发育形成基底层、棘细胞层、颗粒层和角质层,这充分证实了利用组织工程技术构建人工复合皮肤,可用于皮肤缺损者的治疗,解决了自体供皮的不足。
组织工程人工皮肤移植于皮肤创面处,以实现创伤的修复和重建。将两种或两种以上的材料复合在一起,或对生物材料表面进行各种各样的修饰,促进细胞与材料之间的黏附、提高细胞的生物活性、维持生物功能将成为组织工程生物材料研究的热点。