由多伦多大学（UoT）和Sunnybrook健康科学中心工程研究人员开发的手持式3D皮肤打印机最近证明了大面积严重烧伤的加速愈合。根据最近在IOPscience Biofabrication杂志上发表的研究报告，标题为“ 用于皮肤前体薄片伤口保形递送的手持式器械可改善全层烧伤的愈合 ”，科学家建议将含细胞的生物材料薄片像伤口一样放置在伤口上。一个“油漆滚筒”，覆盖一块均匀的皮肤区域，一个接一个的条纹，以及它们在全层伤口上的成功体内试验。
创作者声称，外科手术器械的一些最佳部件包括易于携带的设计，更换无菌微流体药筒的灵活性以及在临床环境中能够在生理相关表面上以高保真度对软材料进行构图的能力。
在应用科学和工程的UOT的教师报告说，小型仪器采用辊分配生物油墨是由间充质干细胞（MSCs）的-干细胞，取决于他们的环境-分化成特定细胞类型促进皮肤再生，并减少疤痕。
该项目由UoT 生物材料与生物医学工程研究所（IBBME）的博士候选人Richard Cheng 牵头，并且在UoT 机械与工业工程系的副教授Axel Guenther的监督下，并与Ross Tilley Burn中心主任Marc Jeschke 及其在Sunnybrook Hospital的团队密切合作。
皮肤打印机的第一台原型机于2018年发布，其创造者认为这是同类设备中的第一款可在两分钟或更短时间内原位形成组织 ，沉积并固定就位的设备。
UoT Engineering研究人员开发的手持式3D皮肤打印机（照片：Daria Perevezentsev）
如世界卫生组织（WHO）所述，灼伤是全球性的公共卫生问题，每年估计有18万人死亡。仅在印度，每年就有超过100万人被中度或严重燃烧。而在孟加拉国，哥伦比亚，埃及和巴基斯坦等国家，将近20％的烧伤儿童患有暂时性残疾。此外，UoT报告称，对于皮肤深层伤口的患者，所有三个皮肤层（表皮，真皮和皮下组织）均可能受到严重损害，目前首选的治疗方法称为厚皮移植，将健康的供体皮肤移植到表皮和部分底层真皮中。但是，他们声称，在大伤口上进行厚皮移植需要足够的健康供体皮肤来遍及所有三层，并且几乎没有足够的移植皮肤，从而使一部分受伤区域未被移植或未被覆盖，从而导致愈合效果差。
早在2018年5月，Guenther表示：“当前大多数青岛3D生物打印机体积大，工作速度低，价格昂贵且与临床应用不兼容。” 研究团队认为，他们的原位皮肤打印机将成为一种平台技术，可以克服在烧伤中为患者提供更好解决方案的障碍，同时改善皮肤愈合过程。
Guenther在UoT声明中表示：“以前，我们证明了我们可以将细胞沉积在烧伤上，但是没有任何证据表明有伤口愈合的好处-现在我们已经证明了这一点。”
手持式3D皮肤打印机（照片：多伦多大学）
自2018年以来，随着团队朝着他们设想的外科医生在手术室中使用的模型前进，打印机经历了10次重新设计。当前的原型包括一个一次性使用的微流控打印头，以确保灭菌效果；一个软轮跟随打印头的轨道，从而可以更好地控制较宽的伤口。
但是它是如何工作的呢？根据UoT，“两个电机分别控制生物墨水和交联剂填充注射器的流速。然后，生物墨水穿过微流体盒，并在与交联剂接触后在设备出口处引发凝胶化。打印头的旋转灵活性允许在非平坦的人表面上进行均匀的打印，并且可变形的轮消散了脆弱伤口床上的压力，同时最大程度地提高了牵引力。”
研究小组选择了酶促和热凝胶化的纤维蛋白和胶原蛋白生物材料，因为它们在烧伤创面愈合中具有重要意义。此外，与轮，打印机或墨盒等与细胞，生物材料或伤口直接接触的组件可以在一次性使用后丢弃。
在全厚度烧伤的猪临床前模型中，研究人员团队将“含有间充质干细胞/基质细胞的纤维蛋白片直接递送至伤口床，改善了上皮再形成，真皮细胞的繁殖和新血管形成，表明该装置可以UoT指出，将其引入可改善皮肤和表皮再生的临床环境中。
严重烧伤的受害者遭受剧烈疼痛，需要在专门的烧伤中心进行特殊治疗，通常涉及药物，伤口敷料，治疗和手术，以控制疼痛，清除死组织，防止感染，减少疤痕形成风险并恢复功能。UoT的研究人员使用可适应伤口地形的手持式仪器一步一步地原位形成含细胞的生物材料片，这是一项突破性的进展，可以帮助烧伤受害者幸存者减轻与术后创伤相关的许多痛苦和痛苦。烧伤治疗，在身体和心理上都留下严重的疤痕。