[发明专利]一种人工皮肤及其制备方法

说明书

本发明提供了一种人工皮肤及其制备方法。本发明以异种脱细胞真皮基质微粒为主要原料，通过3D打印技术，制得真皮层，再结合表皮层，制得人工皮肤。本发明人工皮肤的真皮层具有三维多孔结构，组成上保留了天然真皮基质的主要成分，结构上模拟了天然真皮基质在束直径和孔径上的分布结构，这种新型仿生真皮支架在诱导皮肤细胞迁移与再生、加速血管化、促进创面愈合和提高愈合质量等功能方面具有明显优势。本发明人工皮肤通过3D打印技术制得真皮层，结构控制精确，制备工艺简单，产品合格率高。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种人工皮肤及其制备方法。

背景技术

皮肤作为人体最大的器官，具有保持体液流失和生物屏障等功能。烧伤、烫伤、外伤和溃疡等造成的大面积皮肤缺损的治疗是临床上面临的重大难题，通过手术植入皮肤替代物可以加快愈合速度，为主要治疗方法。然而，自体、异体和异种(如猪、牛等)皮移植存在来源有限、免疫排斥和易传播疾病等不足与缺陷；异种脱细胞真皮基质生物敷料有效降低了免疫原性，但是由于真皮基质网状基底膜结构的破坏以及与创面贴合不充分等而影响临床效果；商品化的人工皮肤如Integra、PELNAC和LANDO等一定程度模拟了皮肤真皮支架结构，临床效果较好，但由于人工皮肤组分和结构的仿生程度不足，在创面愈合质量如减少瘢痕形成和促进皮肤附属器再生等方面还存在诸多挑战。因此，研发一种能促进创面愈合并能提高愈合质量的人工皮肤具有十分重要的意义。

人天然皮肤组织学研究表明，天然真皮基质中的胶原蛋白呈束状，胶原束间相互交织形成三维网状结构，在同一水平面上向各个方向延伸，有利于血管化和自体细胞长入。同时，三维网状结构在束直径和孔径上呈现规律分布，即上部(近表皮层)胶原束直径小，三维网状结构的孔径较小；下部胶原束直径大，三维网状结构的孔径较大。这为人工真皮支架的仿生提供了结构基础。

胎儿无瘢痕愈合研究已证实，胎儿真皮基质中胶原束直径较小，胶原束间孔径较小，创面愈合后的胶原支架与周围正常组织相似，从而实现无瘢痕愈合；而成人真皮基质中的胶原束直径较大，胶原束间孔径较大，创伤愈合后网状结构消失，胶原束呈与创面垂直排列，导致瘢痕形成。可见，真皮基质中三维网状的规律分布结构对无瘢痕愈合至关重要。同时，在胎儿无瘢痕愈合过程中，透明质酸含量始终保持在一个较高的水平，而在异常瘢痕中透明质酸的水平下降，这说明透明质酸水平也会影响无瘢痕愈合。

现有的人工真皮支架，在制备工艺、支架结构和效果方面存在诸多挑战。制备工艺上，传统工艺以冷冻干燥为主，虽工艺简单，但原料利用率和支架合格率低，且难以制备接近天然真皮支架的复杂结构。支架结构上，现有人工真皮支架仅仅粗略的模拟了真皮基质中的三维网状结构，大多为单一结构，少有的仿生结构又因基于冻干技术而受限，且结构仿生程度很有限。效果方面，致密的支架抗瘢痕效果好，但会限制成细胞迁移速率，导致血管化速率慢，疏松的支架有利于血管和成细胞的快速长入，但后期抗瘢痕效果较差。

三维打印技术可以实现精细化成型，制备既定结构、尺寸和厚度的个性化支架，通过改变打印针管的纤维直径和间隔宽度可以控制其孔径和降解速率。异种脱细胞真皮基质有效降低了免疫原性，保留了真皮基质中主要有效成分，具有良好的生物相容性，微粒化的异种脱细胞真皮基质易于制备成凝胶，可以高度匹配三维打印技术制备真皮支架。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种人工皮肤及其制备方法。本发明以异种脱细胞真皮基质微粒为主要原料，通过3D打印技术，制得与天然真皮基质具有相似孔径分布的双层真皮层，再结合表皮层，制得人工皮肤。

本发明第一方面提供了一种人工皮肤的制备方法，包括如下步骤：

S1、配制异种脱细胞真皮基质微粒溶液，转入打印针筒，真空脱泡，组装，得到异种脱细胞真皮基质凝胶；

S2、构建真皮层三维结构模型，设置打印参数，打印S1中得到的异种脱细胞真皮基质凝胶，所得打印产物依次经过酒精浸泡、冷冻干燥、戊二醛蒸汽交联、热交联、解析工艺，得到真皮层；