"جلد من حقنة": طباعة الأدمة "الحبيبية" ثنائية الطور باستخدام حبر حيوي وزرعها

قدّم علماء من السويد حبرًا حيويًا يُسمى µInk للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للأدمة: وهو عبارة عن هيدروجيل حبيبي ثنائي الطور، مصنوع من كريات جيلاتينية دقيقة مسامية، مزروعة عليها خلايا ليفية جلدية بشرية، بالإضافة إلى مصفوفة من حمض الهيالورونيك. يتصرف هذا الخليط كسائل تحت الضغط في فوهة حقنة/طابعة، ثم يتحول إلى هلام مرة أخرى في الجرح - ولهذا السبب أطلق عليه الصحفيون اسم "الجلد في حقنة". في التجارب التي أُجريت على الفئران، صمدت هياكل مطبوعة ذات كثافة خلوية عالية جدًا، وكوّنت بسرعة مصفوفة خارج الخلية، ونمت أوعية دموية، واندمجت مع الأنسجة في غضون 28 يومًا. نُشر هذا العمل في مجلة Advanced Healthcare Materials.

خلفية

• لماذا تُعتبر بدائل الجلد الحالية بعيدة كل البعد عن "الأدمة الحقيقية". المعيار السريري للجروح والحروق الكبيرة هو الطعوم الذاتية ذات السُمك المنقسم (STSG) و/أو قوالب الجلد (مثل Integra). تُنقذ هذه الطعوم الأرواح وتُغلق العيب، لكنها غالبًا ما تُخلف ندوبًا وتقلصات، خاصةً مع الطعوم الرقيقة؛ وتعتمد جودة الندبة بشكل كبير على نسبة "الأدمة العميقة" في الطعوم. حتى الطعوم الشبكية، المُناسبة لتغطية مساحات واسعة، تُنتج ندوبًا أكثر وضوحًا بسبب التئامها عبر خلايا الشبكة. تُساعد قوالب الجلد على تكوين "أدمة جديدة"، لكنها تبقى خالية من الخلايا، وتتطلب مراحل، ولا تُعالج مشكلة نقص الخلايا/الأوعية الدموية الذاتية في الأسابيع الأولى.
• لماذا تُعدّ الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للجلد خطوةً منطقيةً تالية، إلا أن الحبر الحيوي يُعيقها. تسمح الطباعة بوضع الخلايا والمواد بطريقة مُستهدفة، بينما تنقسم المواد الهلامية المائية المتجانسة التقليدية إلى نوعين:
  • سائلة جدًا - تنتشر ولا تحافظ على شكلها؛ صلبة جدًا - تضغط على الخلايا، وتعيق تغلغل الأوعية الدموية، ولا تسمح بطباعة كثافة خلايا عالية. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال من الصعب إعادة إنشاء هياكل الملحقات (بصيلات الشعر، إلخ). نحتاج إلى أحبار حيوية تتدفق تحت ضغط الفوهة ثم "تتجمع" فورًا في كتلة مسامية مستقرة، ولا تقتل الخلايا بالقص.
• ما هي الأحبار الحيوية الحبيبية (الميكروجيل، "المُكدسة") ولماذا تُناسب الأدمة ؟ إنها جزيئات ميكروجيل "مُكدسة بكثافة" تتصرف كجسم صلب في حالة السكون وكسائل تحت القص (التخفيف بالقص) - وهي مثالية للطباعة بالمحاقن/البثق والحقن. بعد الاستخدام، يحتفظ الخيط بشكله، تاركًا مسامًا بين الحبيبات لنمو الأوعية الدموية؛ ويمكن أيضًا "ربط" الخليط كيميائيًا باستخدام مواد لينة. وقد أصبحت هذه الفئة من المواد أساسًا لطباعة الأنسجة اللينة في السنوات الأخيرة.
• فكرة µInk باختصار. جمع الباحثون بين جانبين أساسيين من المشكلة: الخلايا والمصفوفة: زرعوا خلايا ليفية جلدية بشرية على كريات جيلاتينية دقيقة مسامية (حبيبات متوافقة حيويًا تشبه الكولاجين كيميائيًا)، ثم ألصقوا الحبيبات بمصفوفة حمض الهيالورونيك باستخدام كيمياء النقر الخالية من النحاس. وكانت النتيجة حبرًا حيويًا "سائلًا تحت الضغط - صلبًا في حالة السكون"، يسمح بكثافة خلوية فائقة، وطباعة/حقن، وتجنيد سريع للمصفوفة خارج الخلية الموجودة بالفعل . ترسخت هذه التراكيب وتشكلت أوعية دموية لدى الفئران في غضون 28 يومًا.
• كيف يعالج هذا النهج "نقاط الألم" في العيادة؟
  1. السرعة والخدمات اللوجستية: بدلاً من الزراعة الطويلة للمكافئ النسيجي، هناك تحضير سريع لـ "الحبيبات الحية" وإدخال "الجلد من المحقنة" مباشرة في الجرح أو الطباعة على شكل العيب.
  2. علم الأحياء: الخلوية العالية + البنية المسامية → ترسب أفضل للمصفوفة خارج الخلوية وتكوين الأوعية الدموية الجديدة - مفتاح لتقليل الندبات والأدمة المرنة.
  3. التوافق مع علم الأورام الذاتية: يتم الحصول على الخلايا الليفية بسهولة من خزعة صغيرة؛ الجيلاتين/حمض الهيالورونيك هي مكونات مألوفة للجلد.
• حيث تبقى الفجوات. لا يزال هذا كله في مرحلة ما قبل السريرية على الفئران؛ ويتطلب الانتقال إلى المرضى نماذج جلدية كاملة السُمك، ومتابعة طويلة الأمد، والطباعة المشتركة مع الخلايا الكيراتينية/البطانة، وتوحيد معايير GMP، وإثبات أن هذه التقنية تُقلل الندبات وتُحسّن الوظيفة مقارنةً بالمعيار.
• لماذا يُعد هذا الخبر مهمًا الآن ؟ في ظل القيود المستمرة على قوالب STSG وتطور فئة الحبر الحيوي الحبيبي، يُظهر µInk عملية تجميع عملية: "حاملات هلامية دقيقة + مصفوفة ربط ناعمة + جرعات عالية من الخلايا الذاتية". هذا يجعل سيناريو إعادة بناء الجلد السريع والكثيف الخلايا دون مراحل "حاضنة" طويلة أكثر واقعية.

لماذا هذا ضروري؟

غالبًا ما تترك بدائل الجلد التقليدية ندبة: فهي تحتوي على خلايا قليلة، وتنمو بشكل سيء، وتُنتج مصفوفة جلدية "صحيحة" ضعيفة. كما أن زراعة الأدمة السميكة والمعقدة بالكامل في طبق عملية طويلة وصعبة. يقترح المؤلفون طريقة مختلفة: تجميع "طوب" سريع من الخلايا الليفية للمريض، وزرعها على كريات مجهرية مسامية، وحقنها/طباعتها مباشرةً في منطقة العيب، حيث يُكمل الجسم نفسه الأدمة كاملةً.

كيف يعمل الحبر الحيوي µInk

• المرحلة الأولى: "حبيبات حية". كريات جيلاتينية مسامية (حبيبات صغيرة جدًا، تشبه كيميائيًا الكولاجين الجلدي) تنتشر عليها الخلايا الليفية الجلدية البشرية الأولية في مفاعل حيوي.
• المرحلة الثانية: "جل الربط". محلول حمض الهيالورونيك الذي يلصق الحبيبات معًا بتقنية كيمياء النقر الخالية من النحاس.
• علم الروماتيزم. والنتيجة هي هيدروجيل حبيبي رقيق بالقص: يتدفق تحت الضغط ويحافظ على شكله في حالة السكون، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الحقن والطباعة ثلاثية الأبعاد.

ما أظهرته التجارب

• الطباعة والقدرة على البقاء: تم طباعة بقع صغيرة مستقرة ذات كثافة خلوية عالية للغاية من µInk؛ وتم الحفاظ على قابلية الخلايا الليفية للبقاء والنمط الظاهري.
• في الجسم الحي (الفئران): أصبحت الهياكل المزروعة تحت الجلد لمدة 28 يومًا
  مليئة بالأوعية الدموية،
  وأظهرت إعادة تشكيل هلام الماء،
  وتراكمت المصفوفة خارج الخلوية الجلدية (استمرت الخلايا الليفية في الانقسام والعمل)، مما يشير إلى تكامل الأنسجة.
• تطبيق عملي. يمكن وضع المادة بإبرة مباشرة في الجرح - "جلد في حقنة" - أو طباعة طبقة/شكل لعيب محدد.

لماذا هذا مهم؟

• السرعة والكثافة. الوقت عامل حاسم في علاج الحروق والجروح المزمنة. يتيح لك µInk تجاوز دورات نمو الأنسجة الطويلة "في الحجم" وحقن العديد من الخلايا النشطة فورًا في الأماكن المطلوبة.
• بيولوجيا أقرب إلى الوضع الطبيعي. تُشجّع الخلوية العالية والبنية المسامية للكرات الدقيقة على إنتاج المصفوفة وتكوين الأوعية الدموية الجديدة، وهما مفتاحان للشفاء الخالي من الندوب والمرونة.
• لوجستيات العيادة. يتناسب هذا المفهوم جيدًا مع النهج الذاتي: أخذ خزعة جلدية صغيرة ← مضاعفة الخلايا الليفية بسرعة على كرات مجهرية ← طباعة زرعة لجرح المريض.

كيف يختلف هذا عن "الهلام المائي مع الخلايا" المعتاد؟

الهلاميات المائية "المتجانسة" التقليدية إما أن تكون شديدة السيولة (منتشرة) أو شديدة الصلابة (تضغط على الخلايا، وتعيق نمو الأوعية الدموية). يوفر تركيبها الحبيبي مسامًا ومسارات للأوعية، وهي ثنائية الطور - ثبات ميكانيكي وقابلية للحقن. إضافةً إلى ذلك، فإن حاملات الجيلاتين قابلة للتحلل الحيوي ومألوفة للأنسجة.

القيود وما هو التالي

هذه الدراسة ما قبل السريرية حتى الآن (الفئران، الجيوب تحت الجلد؛ الإطار الزمني: 4 أسابيع).

• عيوب الجلد كاملة السُمك والمتابعة لفترة أطول؛
• اختبارات الجلد الكاملة السمك باستخدام الخلايا الكيراتينية/الخلايا البطانية؛
• الانتقال إلى الخلايا الذاتية للمريض ونموذج الحروق/الجروح المزمنة؛
• القياس من أجل **إنتاج GMP** (المفاعلات الحيوية، والتعقيم، والتحكم في النقر).

المصدر: Shamasha R. وآخرون. أحبار حيوية حبيبية ثنائية الطور لتصنيع مواد عالية الكثافة الخلوية لتجديد الجلد ، مواد الرعاية الصحية المتقدمة، متاح على الإنترنت في ١٢ يونيو ٢٠٢٥ ، https://doi.org/10.1002/adhm.202501430