文·圖/沈臻懿

就燒傷患者而言，時(shí)間是能否將其治愈的關(guān)鍵。對(duì)于人造皮膚培植而言，其往往需要幾周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。在這一等待過(guò)程中，患者也有可能出現(xiàn)感染等問(wèn)題。為了能更好地實(shí)現(xiàn)治療效果，令燒傷患者的皮膚得以再生和修復(fù)，且更快地痊愈，噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

噴霧式皮膚修復(fù)利器

鯊魚(yú)皮膚表面的微溝壑結(jié)構(gòu)

噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，需要借助一款名為皮膚噴槍（Skin Gun）的“利器”?！癝kin Gun”的名稱中雖帶有“Gun”，但其并非像槍（Gun）那樣帶有破壞性，而是一種能用于提升燒傷治療效果、縮短治愈時(shí)間的新型醫(yī)療設(shè)備。根據(jù)初步實(shí)驗(yàn)研究，噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)的介入，能夠令燒傷患者在送抵急診室后的90分鐘內(nèi)即展開(kāi)治療。首先，這需要對(duì)患者的健康皮膚進(jìn)行取樣，從一小塊未損傷皮膚上分離、提取出干細(xì)胞后，將其置于特殊的溶液中接受培植；其次，使用皮膚噴槍，使含有大量干細(xì)胞的懸浮溶液噴至嚴(yán)重?zé)齻騽?chuàng)傷處，以幫助細(xì)胞生長(zhǎng)并促進(jìn)皮膚的自主修復(fù)；最后，還需將一種名為“仿生毛細(xì)血管系統(tǒng)”的敷料覆蓋于傷口，便可完成整個(gè)治療過(guò)程。這一材料類似于人體的動(dòng)、靜脈，其所含導(dǎo)管與能夠提供葡萄糖、電解質(zhì)、氨基酸和抗生素的“仿生血管系統(tǒng)”相連，在為干細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)，也可起到殺菌消毒作用。

對(duì)患者的健康皮膚進(jìn)行取樣

噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)成敗與否的關(guān)鍵，在于皮膚噴槍中噴射出的細(xì)胞的存活率高低。若干細(xì)胞在噴霧過(guò)程中受到“傷害”，就無(wú)法再繼續(xù)正常生長(zhǎng)。皮膚噴槍所使用的極為溫和的正壓氣流方式，能夠保障脆弱的干細(xì)胞免于暴露在強(qiáng)大的撕裂力量下。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)皮膚噴槍噴射出的干細(xì)胞溶液中，有超過(guò)97%的細(xì)胞得以存活并繼續(xù)生長(zhǎng)。

對(duì)于嚴(yán)重?zé)齻颊叨裕财な中g(shù)是當(dāng)前一種較為常規(guī)的治療方式。但該手術(shù)往往較為疼痛，且存在毀容風(fēng)險(xiǎn)。燒傷疤痕還會(huì)帶來(lái)皮膚增厚、疼痛、發(fā)癢等問(wèn)題，甚至因肌肉攣縮而導(dǎo)致功能喪失。即使在燒傷愈合后，病人還可能因疤痕問(wèn)題而無(wú)法正常使用四肢。相較于常規(guī)治療方式，噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)有著自身特殊優(yōu)勢(shì)：噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)能夠覆蓋的治療面積是供區(qū)皮膚的百余倍，即使是面對(duì)大面積創(chuàng)傷的患者，其所需要的供區(qū)皮膚面積也很小。更為關(guān)鍵的是，這一新科技不僅可以消除因皮膚移植的代謝問(wèn)題而產(chǎn)生的水皰，還能夠促使損傷部位快速、無(wú)痕地愈合。在大幅縮短治療周期的同時(shí)，為燒傷患者避免疤痕影響提供了可能。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證噴霧式干細(xì)胞皮膚修復(fù)技術(shù)的價(jià)值，研究人員還在持續(xù)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行著完善。研究人員針對(duì)這一技術(shù)中的關(guān)鍵要素——干細(xì)胞，分別采用了脂肪干細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞和皮膚干細(xì)胞予以對(duì)照研究。初步試驗(yàn)結(jié)果顯示，脂肪和骨髓干細(xì)胞的修復(fù)效果甚至還好于皮膚干細(xì)胞。

防止細(xì)菌感染的鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)

隨著對(duì)于海洋開(kāi)發(fā)和利用的深入，人們已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)4000至5000種海洋污著生物，包括海洋菌類、海洋藻類和海洋動(dòng)物等主要門類。在許多海洋紀(jì)錄片中，我們經(jīng)常會(huì)看到備受藤壺寄生“折磨”的海龜。巨大的海龜甲殼，似乎已成為海洋污著生物的天然附著地。

科學(xué)家們已然注意到了這一現(xiàn)象，為什么海龜、鯨魚(yú)等生物的體表常附著大量的海洋污著物，而鯊魚(yú)的皮膚卻總是能保持干凈和光滑呢？針對(duì)這一問(wèn)題，科學(xué)家們進(jìn)行了深入研究。顯微觀察下人們可以發(fā)現(xiàn)，鯊魚(yú)的皮膚表面其實(shí)并不光滑，而是呈現(xiàn)出齒狀結(jié)構(gòu)的排列，覆蓋了一層由微小盾鱗構(gòu)成的“V”形凹槽角質(zhì)層。這一微溝壑結(jié)構(gòu)能夠顯著減少污著生物和細(xì)菌的接觸面積，令其難以附著，并使其更易被海水沖掉。

根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們也開(kāi)始考慮，是否可以借此來(lái)研發(fā)一種新型的防污抗菌技術(shù)，以便更好地起到防止細(xì)菌感染的效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，科學(xué)家研發(fā)出了一種特殊排列的仿生鯊魚(yú)皮膚微結(jié)構(gòu)。組成這一紋理微結(jié)構(gòu)的尺寸只有鯊魚(yú)體表盾鱗的十分之一左右。就其原理而言，借助鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)構(gòu)建起的物理屏障能夠有效阻隔細(xì)菌間的相互接觸，最大限度地消除菌落形成的可能性。要知道，如果菌落無(wú)法形成，就很難導(dǎo)致感染。細(xì)菌微生物的傳播，通?？衫帽晃廴镜囊后w。若是能抑制液體與材料表面之間的接觸，就可直接減少細(xì)菌的接觸轉(zhuǎn)移。鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)的特點(diǎn)能夠明顯提升材料表面的疏水性，進(jìn)而讓液體難以附著。此外，鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)的微米級(jí)紋理尺寸與大多數(shù)細(xì)菌的大小較為接近，大約僅為一根頭發(fā)的五十分之一左右。這一微米級(jí)特性，使得材料表面即使還留有細(xì)菌，也難以大量繁殖，同樣也可起到抑制細(xì)菌運(yùn)動(dòng)和增殖的作用。

隨著微生物藥物耐藥性危機(jī)日益受到關(guān)注，如何提升醫(yī)療領(lǐng)域中的抗菌技術(shù)也愈發(fā)迫切?？股卦臼怯糜跉缂?xì)菌的一項(xiàng)重要武器。尤其是在抗生素剛投入使用的最初一段時(shí)期，其大為強(qiáng)化了人類抵御傳染性疾病的能力。然而，抗生素的濫用，也導(dǎo)致了微生物耐藥性和超級(jí)細(xì)菌的出現(xiàn)。青霉素作為人類最早發(fā)現(xiàn)并使用的抗生素，已難以對(duì)抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌自被發(fā)現(xiàn)至今，已成為醫(yī)院內(nèi)感染的一種重要病原菌，其往往會(huì)使患者的傷口感染且久治不愈。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌

時(shí)至今日，醫(yī)院內(nèi)感染仍是醫(yī)學(xué)發(fā)展中一項(xiàng)不容回避的問(wèn)題。不少患者在經(jīng)歷手術(shù)后都需要使用導(dǎo)尿管，而因?qū)Ч芰糁皿w內(nèi)所引發(fā)的感染往往較為常見(jiàn)。這一感染問(wèn)題不僅會(huì)導(dǎo)致病患產(chǎn)生各類嚴(yán)重的并發(fā)癥，甚至還可能令其面臨死亡的威脅。長(zhǎng)期以來(lái)，人們已相繼嘗試過(guò)藥物涂層、納米銀涂層等抗菌手段，但其臨床效果較為有限。鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)的問(wèn)世，可以有效減少病原體經(jīng)接觸而傳播的風(fēng)險(xiǎn)。這也使其在降低醫(yī)院內(nèi)感染，減少導(dǎo)尿管、氣管插管等留置式醫(yī)療器械造成的感染以及傳染病控制方面，有著很大的應(yīng)用空間和前景。

將鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)尿管等醫(yī)療器械，相當(dāng)于在其表面包覆一堵專門的“物 理屏蔽墻”。一方面，鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)中那些肉眼難以直視的紋理，能夠阻止細(xì)菌在物體表面的附著；另一方面，則有助于抑制細(xì)菌經(jīng)由導(dǎo)管進(jìn)入患者的膀胱。相較于其他抗菌抑菌方式，鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)側(cè)重的是物理屬性方面的突破，并沒(méi)有采用重金屬或者化學(xué)添加劑等方式來(lái)改變產(chǎn)品材質(zhì)，因而對(duì)于人體而言有著更高的安全性。

除了能夠在醫(yī)療器械領(lǐng)域起到更好的物理抗菌效果之外，鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)仿生技術(shù)還有望進(jìn)一步提升生化防護(hù)服的性能，以更好地保護(hù)救護(hù)人員、研究人員等免受生物性、化學(xué)性的傷害。這一新型生化防護(hù)服同樣基于仿生學(xué)的原理，即在各種類別的材料上對(duì)于鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，以利用其抗污能力，從而抵御紛繁復(fù)雜的生物和化學(xué)威脅。在生物威脅防范上，仿生鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)的新型防護(hù)服，力求能保護(hù)穿戴者抵御包括炭疽、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌等在內(nèi)的細(xì)菌，以及流感病毒、鼻病毒和埃博拉病毒等。而在化學(xué)威脅防范方面，仿生鯊魚(yú)皮膚結(jié)構(gòu)的防護(hù)服力求不僅能抵御來(lái)自氨氣、氯氣、芥子氣以及其他毒氣等有害化學(xué)物質(zhì)的侵襲，還能為穿戴者提供針對(duì)肉毒桿菌、蕁麻毒素等化學(xué)恐怖襲擊的防護(hù)。