未来皮肤医疗技术

文·图/沈臻懿

就烧伤患者而言，时间是能否将其治愈的关键。对于人造皮肤培植而言，其往往需要几周甚至更长的时间。在这一等待过程中，患者也有可能出现感染等问题。为了能更好地实现治疗效果，令烧伤患者的皮肤得以再生和修复，且更快地痊愈，喷雾式干细胞皮肤修复技术应运而生。

喷雾式皮肤修复利器

鲨鱼皮肤表面的微沟壑结构

喷雾式干细胞皮肤修复技术的应用，需要借助一款名为皮肤喷枪（Skin Gun）的“利器”。“Skin Gun”的名称中虽带有“Gun”，但其并非像枪（Gun）那样带有破坏性，而是一种能用于提升烧伤治疗效果、缩短治愈时间的新型医疗设备。根据初步实验研究，喷雾式干细胞皮肤修复技术的介入，能够令烧伤患者在送抵急诊室后的90分钟内即展开治疗。首先，这需要对患者的健康皮肤进行取样，从一小块未损伤皮肤上分离、提取出干细胞后，将其置于特殊的溶液中接受培植；其次，使用皮肤喷枪，使含有大量干细胞的悬浮溶液喷至严重烧伤或创伤处，以帮助细胞生长并促进皮肤的自主修复；最后，还需将一种名为“仿生毛细血管系统”的敷料覆盖于伤口，便可完成整个治疗过程。这一材料类似于人体的动、静脉，其所含导管与能够提供葡萄糖、电解质、氨基酸和抗生素的“仿生血管系统”相连，在为干细胞提供营养的同时，也可起到杀菌消毒作用。

对患者的健康皮肤进行取样

喷雾式干细胞皮肤修复技术成败与否的关键，在于皮肤喷枪中喷射出的细胞的存活率高低。若干细胞在喷雾过程中受到“伤害”，就无法再继续正常生长。皮肤喷枪所使用的极为温和的正压气流方式，能够保障脆弱的干细胞免于暴露在强大的撕裂力量下。实验数据显示，通过皮肤喷枪喷射出的干细胞溶液中，有超过97%的细胞得以存活并继续生长。

对于严重烧伤患者而言，植皮手术是当前一种较为常规的治疗方式。但该手术往往较为疼痛，且存在毁容风险。烧伤疤痕还会带来皮肤增厚、疼痛、发痒等问题，甚至因肌肉挛缩而导致功能丧失。即使在烧伤愈合后，病人还可能因疤痕问题而无法正常使用四肢。相较于常规治疗方式，喷雾式干细胞皮肤修复技术有着自身特殊优势：喷雾式干细胞皮肤修复技术能够覆盖的治疗面积是供区皮肤的百余倍，即使是面对大面积创伤的患者，其所需要的供区皮肤面积也很小。更为关键的是，这一新科技不仅可以消除因皮肤移植的代谢问题而产生的水疱，还能够促使损伤部位快速、无痕地愈合。在大幅缩短治疗周期的同时，为烧伤患者避免疤痕影响提供了可能。

为了进一步验证喷雾式干细胞皮肤修复技术的价值，研究人员还在持续对该技术进行着完善。研究人员针对这一技术中的关键要素——干细胞，分别采用了脂肪干细胞、骨髓干细胞和皮肤干细胞予以对照研究。初步试验结果显示，脂肪和骨髓干细胞的修复效果甚至还好于皮肤干细胞。

防止细菌感染的鲨鱼皮肤结构仿生技术

随着对于海洋开发和利用的深入，人们已陆续发现4000至5000种海洋污着生物，包括海洋菌类、海洋藻类和海洋动物等主要门类。在许多海洋纪录片中，我们经常会看到备受藤壶寄生“折磨”的海龟。巨大的海龟甲壳，似乎已成为海洋污着生物的天然附着地。

科学家们已然注意到了这一现象，为什么海龟、鲸鱼等生物的体表常附着大量的海洋污着物，而鲨鱼的皮肤却总是能保持干净和光滑呢？针对这一问题，科学家们进行了深入研究。显微观察下人们可以发现，鲨鱼的皮肤表面其实并不光滑，而是呈现出齿状结构的排列，覆盖了一层由微小盾鳞构成的“V”形凹槽角质层。这一微沟壑结构能够显著减少污着生物和细菌的接触面积，令其难以附着，并使其更易被海水冲掉。

根据这一发现，科学家们也开始考虑，是否可以借此来研发一种新型的防污抗菌技术，以便更好地起到防止细菌感染的效果。通过实验研究，科学家研发出了一种特殊排列的仿生鲨鱼皮肤微结构。组成这一纹理微结构的尺寸只有鲨鱼体表盾鳞的十分之一左右。就其原理而言，借助鲨鱼皮肤结构仿生技术构建起的物理屏障能够有效阻隔细菌间的相互接触，最大限度地消除菌落形成的可能性。要知道，如果菌落无法形成，就很难导致感染。细菌微生物的传播，通常可利用被污染的液体。若是能抑制液体与材料表面之间的接触，就可直接减少细菌的接触转移。鲨鱼皮肤结构仿生技术的特点能够明显提升材料表面的疏水性，进而让液体难以附着。此外，鲨鱼皮肤结构仿生技术的微米级纹理尺寸与大多数细菌的大小较为接近，大约仅为一根头发的五十分之一左右。这一微米级特性，使得材料表面即使还留有细菌，也难以大量繁殖，同样也可起到抑制细菌运动和增殖的作用。

随着微生物药物耐药性危机日益受到关注，如何提升医疗领域中的抗菌技术也愈发迫切。抗生素原本是用于杀灭细菌的一项重要武器。尤其是在抗生素刚投入使用的最初一段时期，其大为强化了人类抵御传染性疾病的能力。然而，抗生素的滥用，也导致了微生物耐药性和超级细菌的出现。青霉素作为人类最早发现并使用的抗生素，已难以对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌自被发现至今，已成为医院内感染的一种重要病原菌，其往往会使患者的伤口感染且久治不愈。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌

时至今日，医院内感染仍是医学发展中一项不容回避的问题。不少患者在经历手术后都需要使用导尿管，而因导管留置体内所引发的感染往往较为常见。这一感染问题不仅会导致病患产生各类严重的并发症，甚至还可能令其面临死亡的威胁。长期以来，人们已相继尝试过药物涂层、纳米银涂层等抗菌手段，但其临床效果较为有限。鲨鱼皮肤结构仿生技术的问世，可以有效减少病原体经接触而传播的风险。这也使其在降低医院内感染，减少导尿管、气管插管等留置式医疗器械造成的感染以及传染病控制方面，有着很大的应用空间和前景。

将鲨鱼皮肤结构仿生技术应用于导尿管等医疗器械，相当于在其表面包覆一堵专门的“物 理屏蔽墙”。一方面，鲨鱼皮肤结构仿生技术中那些肉眼难以直视的纹理，能够阻止细菌在物体表面的附着；另一方面，则有助于抑制细菌经由导管进入患者的膀胱。相较于其他抗菌抑菌方式，鲨鱼皮肤结构仿生技术侧重的是物理属性方面的突破，并没有采用重金属或者化学添加剂等方式来改变产品材质，因而对于人体而言有着更高的安全性。

除了能够在医疗器械领域起到更好的物理抗菌效果之外，鲨鱼皮肤结构仿生技术还有望进一步提升生化防护服的性能，以更好地保护救护人员、研究人员等免受生物性、化学性的伤害。这一新型生化防护服同样基于仿生学的原理，即在各种类别的材料上对于鲨鱼皮肤结构进行模拟，以利用其抗污能力，从而抵御纷繁复杂的生物和化学威胁。在生物威胁防范上，仿生鲨鱼皮肤结构的新型防护服，力求能保护穿戴者抵御包括炭疽、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等在内的细菌，以及流感病毒、鼻病毒和埃博拉病毒等。而在化学威胁防范方面，仿生鲨鱼皮肤结构的防护服力求不仅能抵御来自氨气、氯气、芥子气以及其他毒气等有害化学物质的侵袭，还能为穿戴者提供针对肉毒杆菌、荨麻毒素等化学恐怖袭击的防护。