"Hud fra en sprøjte": tofaset "granulær" bioink trykte dermis og implanterede den

Forskere fra Sverige har præsenteret µInk bioink til 3D-bioprintning af dermis: Det er en tofaset granulær hydrogel baseret på porøse gelatinemikrosfærer med humane dermale fibroblaster "plantet" på dem plus en matrix af hyaluronsyre. Blandingen opfører sig som en væske under tryk i en sprøjte/printerdyse og danner gel igen i et sår - derfor har journalister døbt den "hud i en sprøjte". I forsøg på mus overlevede printede strukturer med en meget høj celletæthed, opbyggede hurtigt en ekstracellulær matrix, fik kar til at gro og integreres med væv på 28 dage. Arbejdet blev offentliggjort i Advanced Healthcare Materials.

Baggrund

• Hvorfor nuværende huderstatninger langt fra er "ægte dermis". Den kliniske standard for store sår og forbrændinger er split-thickness autografts (STSG) og/eller dermale skabeloner (f.eks. Integra). De redder liv og lukker defekten, men efterlader ofte ar og kontrakturer, især med tynde flapper; arrets kvalitet afhænger i høj grad af andelen af "dyb dermis" i transplantatet. Selv "mesh"-flapper, der er praktiske til at dække store områder, producerer mere mærkbar ardannelse på grund af heling gennem mesh-cellerne. Dermale skabeloner hjælper med at danne en "neoderm", men forbliver acellulære, kræver stadier og løser ikke problemet med utilstrækkelige autologe celler/kar i de første uger.
• Hvorfor 3D-bioprintning af huden er et logisk næste skridt, men hæmmes af bioink. Printning gør det muligt at placere celler og materialer målrettet, men klassiske homogene hydrogeler falder i en "gaffel":
  • for flydende - de spreder sig og holder ikke deres form; for stive - de presser på cellerne, forstyrrer blodkarrenes penetration og tillader ikke trykning med høj celletæthed. Derudover er det stadig vanskeligt at genskabe adnexale strukturer (hårsække osv.). Vi har brug for bioblæk, der flyder under dysetryk og derefter øjeblikkeligt "samles" til en stabil porøs masse og ikke dræber celler ved forskydning.
• Hvad er granulære (mikrogel, "fastklemte") bioblæk, og hvorfor er de egnede til dermis? Disse er "tætpakkede" mikrogelpartikler, der opfører sig som et fast stof i hvile og som en væske under forskydning (forskydningsfortynding) - ideelle til sprøjte-/ekstruderingstryk og injektioner. Efter påføring holder strengen sin form og efterlader intergranulære porer til vaskulær vækst; blandingen kan yderligere "tværbindes" med blød kemi. Denne klasse af materialer er blevet grundlaget for blødt vævstryk i de senere år.
• Ideen bag µInk i en nøddeskal. Forfatterne kombinerede to lag af problemet - celler og matrix: de plantede humane dermale fibroblaster på porøse gelatinemikrosfærer (biokompatible "perler", der kemisk set ligner kollagen) og "limede" derefter granulerne sammen med en hyaluronsyrematrix ved hjælp af kobberfri klikkemi. Resultatet var en "flydende under tryk - fast i hvile" bioblæk, der muliggør ultrahøj celletæthed, print/injektion og hurtig rekruttering af ekstracellulær matrix, der allerede er in situ. Konstruktionerne slog rod og vaskulariserede i mus inden for 28 dage.
• Hvordan denne tilgang adresserer klinikkens "smertepunkter".
  1. Hastighed og logistik: I stedet for en lang dyrkning af en vævsækvivalent er der en hurtig forberedelse af "levende granuler" og indføring af "hud fra en sprøjte" direkte i såret eller trykning i form af defekten.
  2. Biologi: Høj cellularitet + porøs arkitektur → bedre ECM-aflejring og neoangiogenese - nøglen til mindre ardannelse og elastisk dermis.
  3. Kompatibilitet med autologi: fibroblaster kan let udtages fra en lille biopsi; gelatine/HA er komponenter, der er velkendte for huden.
• Hvor hullerne stadig er. Alt dette er stadig præklinisk i mus; overgangen til patienter kræver modeller af fuld hudtykkelse, langtidsopfølgning, co-printing med keratinocytter/endotel, GMP-standardisering og bevis for, at teknologien faktisk reducerer ardannelse og forbedrer funktionen sammenlignet med standarden.
• Hvorfor denne nyhed er vigtig lige nu. På baggrund af vedvarende begrænsninger ved STSG/skabeloner og modenheden af den granulære bioink-klasse demonstrerer µInk en praktisk samling: "mikrogelbærere + blød bindingsmatrix + høje doser af autologe celler". Dette gør scenariet med hurtig, celletæt dermal rekonstruktion uden langvarige "inkubator"-faser mere realistisk.

Hvorfor er dette nødvendigt?

Klassiske hududskiftninger efterlader ofte et ar: de har få celler, de vokser dårligt sammen og producerer en svag "korrekt" dermal matrix. Og det er langt og vanskeligt at dyrke tyk og kompleks dermis udelukkende i en skål. Forfatterne foreslår en anden metode: hurtigt at samle "klodser" fra patientens egne fibroblaster, plante dem på porøse mikrosfærer og injicere/printe dette direkte i det defekte område, hvor kroppen selv vil fuldende den fuldendte dermis.

Sådan fungerer µInk bioink

• Fase 1: "levende granuler." Porøse gelatinemikrosfærer (i det væsentlige bittesmå perler, kemisk set ligner hudkollagen), hvorpå primære humane dermale fibroblaster formeres i en bioreaktor.
• Fase 2: "Bindende gel". En hyaluronsyreopløsning, der limer granulerne sammen via kobberfri klikkemi.
• Reologi. Resultatet er en forskydningsfortyndende granulær hydrogel: den flyder under tryk og holder sin form i hvile, hvilket betyder, at den er egnet til både sprøjteanvendelse og 3D-printning.

Hvad eksperimenterne viste

• Trykning og levedygtighed: Stabile mini-plastre med ultrahøj celletæthed blev trykt fra µInk; fibroblasttlevedygtighed og fænotype blev bevaret.
• In vivo (mus): Subkutant implanterede konstruktioner i 28 dage
  - blev tilgroet med kar,
  - demonstrerede hydrogel-remodellering,
  - og akkumulerede dermal ECM (fibroblaster fortsatte med at dele sig og fungere), hvilket indikerer vævsintegration.
• Påføringspraksis. Materialet kan påføres direkte i såret gennem en nål - "hud i en sprøjte" - eller et lag/en form kan trykkes for en specifik defekt.

Hvorfor er dette vigtigt?

• Hastighed og tæthed. Tid er afgørende for forbrændinger og kroniske sår. µInk giver dig mulighed for at omgå lange cyklusser med vævsvækst "i volumen" og straks introducere mange aktive celler, hvor de er nødvendige.
• Biologi tættere på normalen. Mikrosfærernes høje cellulære struktur og porøse arkitektur fremmer matrixproduktion og neovaskularisering, to nøgler til arfri heling og elasticitet.
• Kliniklogistik. Konceptet passer godt til den autologe tilgang: tag en lille hudbiopsi → multiplicer hurtigt fibroblaster på mikrosfærer → print et transplantat til patientens sår.

Hvordan adskiller dette sig fra de sædvanlige "hydrogeler med celler"

Konventionelle "homogene" hydrogeler er enten for flydende (spreder sig) eller for stive (trykker på celler, forstyrrer vaskulær vækst). Granulær arkitektur giver porer og veje til karrene, og "tofaset" - både mekanisk stabilitet og injicerbarhed. Derudover er gelatinebærere bionedbrydelige og "fortrolige" med væv.

Begrænsninger og hvad der nu skal ske

Dette er indtil videre præklinisk (mus, subkutane lommer; tidsramme - 4 uger). Fremadrettet:

• huddefekter i fuld tykkelse og længere opfølgninger;
• keratinocyt-/endotelcelle- og kombinationstest af fuld hudtykkelse;
• overgang til patientens autologe celler og model for brandsår/kronisk sår;
• Skalering til **GMP-produktion** (bioreaktorer, sterilitet, klikkontrol).

Kilde: Shamasha R. et al. Bifasiske granulære bioblæk til biofabrikation af konstruktioner med høj celledensitet til dermal regenerering, Advanced Healthcare Materials, online 12. juni 2025 https://doi.org/10.1002/adhm.202501430