Τρισδιάστατοι φυσικοί βιοσύνδεσμοι για αναγέννηση δέρματος και επούλωση τραυμάτων
3D natural biolinks for skin regeneration and wound healing
Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία
Συγγραφέας
Αποστολός, Αθανάσιος
Ημερομηνία
2023-01Επιβλέπων
Vasilopoulos, GeorgiosΛέξεις-κλειδιά
Αναγέννηση δέρματος ; Βιοεκτύπωση ; Δέρμα ; Επούλωση τραυμάτων ; Τρισδιάστατη εκτύπωσηΠερίληψη
Εισαγωγή: Τα δερματικά τραύματα αποτελούν ζήτημα μείζονος σημασίας για τη δημόσια
υγεία και για τα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης παγκοσμίως. Ο συνεχώς
αυξανόμενος αριθμός των ασθενών με οξέα και κυρίως χρόνια τραύματα όπως διαβητικά
έλκη, δερματικά εγκαύματα, πληγές κατάκλισης, κυρίως στον ηλικιωμένο πληθυσμό,
δημιουργεί τεράστια ατομική, κοινωνική και οικονομική επιβάρυνση.
Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να ερευνήσει την εφαρμογή της τεχνολογίας
της τρισδιάστατης εκτύπωσης μέσω βιοσυνδέσμων στη διαδικασία αναγέννησης του
δέρματος και στην επούλωση τραυμάτων.
Υλικό και μέθοδος: Πιλοτικές μελέτες, τυχαιοποιημένες μελέτες, περιγραφικές
βιβλιογραφικές ανασκοπήσεις, μελέτες κοόρτης και μια συστηματική ανασκόπηση
αποτελούν το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για τη συγγραφή της παρούσας μεταπτυχιακής
μελέτης. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την εκπόνηση της παρούσας μελέτης ήταν η
βιβλιογραφική ανασκόπηση. Η αναζήτηση των άρθρων που χρησιμοποιήθηκαν στη
μελέτη υλοποιήθηκε από 1 Οκτωβρίου 2021 μέχρι την 1 Φεβρουαρίου 2022, μέσω των
μηχανών αναζήτησης Google Scholar, PubMed και Scopus, με τη βοήθεια των λέξεων
κλειδιών: α) “3D Printing’’, β) ‘ bioprinting”, γ) “bioink”, δ) “Hydrogel”, ε) “Skin Tissue
engineering ”, στ) “ skin generation”, ζ) “three-dimensional skin bioprinting”, η) “
bioprinting methods”, θ) “3D bioprinters”, ι) “ skin ”, κ) “ regenerative medicine ”, λ) “
skin injury ”.
Αποτελέσματα: Η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση δέρματος βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο
και δεν έχει εφαρμοστεί σε κλινικά περιβάλλοντα σε ανθρώπους. Η καλύτερη μέθοδος
βιοεκτύπωσης είναι η μέθοδος της εξώθησης, ενώ ο συνδυασμός βιοσυνδέσμων επιφέρει
καλύτερα αποτελέσματα θεραπείας, συγκριτικά με τη χρήση μεμονωμένων συνδέσμων,
καθώς δημιουργεί τρισδιάστατες δομές δέρματος με βελτιωμένες ιδιότητες. Η
τρισδιάστατη εκτύπωση μέσω βιοσυνδέσμων σε ζωικά μοντέλα και στο εργαστήριο
συμβάλει στην επούλωση δερματικών τραυμάτων, στην αναγέννηση του πλακώδους
επιθηλίου, στην επαναεπιθηλιοποίηση, στη δημιουργία νέων αγγείων, στη βελτίωση της
αιμάτωσης της περιοχής του τραύματος, ενώ μειώνει τον χρόνο επούλωσης. Δεν βρέθηκαν
αποτελέσματα αναφορικά με τη σύγκριση του κόστους θεραπείας, από τη χρήση
δερματικών μοσχευμάτων και άλλων θεραπευτικών πρακτικών διαχείρισης των
τραυμάτων.
ii
Συμπεράσματα: Η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση μπορεί να αλλάξει τα δεδομένα στη
διαχείριση των οξέων και των χρόνιων τραυμάτων, προσφέροντας ουσιαστικές λύσεις
στην υγεία και την ποιότητα ζωής των ασθενών και στη βιωσιμότητα των συστημάτων
υγείας. Η εφαρμογή τρισδιάστατων δομών δέρματος σε ζωικά μοντέλα ενισχύει την
επούλωση δερματικών τραυμάτων και μειώνει τον χρόνο θεραπείας. Ωστόσο, βρίσκεται
ακόμα σε πειραματικό στάδιο. Θα χρειαστεί περαιτέρω έρευνα για την κατασκευή
τρισδιάστατων δομών που να παρουσιάζουν παρόμοια χαρακτηριστικά με το ανθρώπινο
δέρμα, καθώς και αρκετά χρόνια εφαρμογής σε κλινικά περιβάλλοντα για να διαπιστωθεί
η αποτελεσματικότητά της. Επιπλέον, θα χρειαστούν θεσμικές πρωτοβουλίες για την
νομική κατοχύρωσή της ως μέθοδο θεραπείας, ενώ πρέπει να δοθούν κοινωνικά,
επιστημονικά και θεσμικά αποδεκτές απαντήσεις, αναφορικά με την έγερση βιοηθικών
ζητημάτων από την εφαρμογή της στους ανθρώπους.
Λέξεις κλειδιά: αναγέννηση δέρματος, βιοεκτύπωση, βιοσύνδεσμοι, δέρμα, επούλωση
τραυμάτων, τρισδιάστατη εκτύπωση
Περίληψη
ABSTRACT
Introduction: Skin injuries are a major issue for public health and healthcare systems
worldwide. The ever-increasing number of patients with acute and mainly chronic injuries
such as diabetic ulcers, skin burns, bed sores, especially in the elderly population, creates a
huge individual, social and financial burden.
Aim: The aim of the present study was to investigate the application of 3D printing
technology through bio-bonds, in the skin regeneration process and in wound healing.
Material and method: Pilot studies, randomized studies, descriptive bibliographic
reviews, cohort studies and 1 systematic review are the sample material used to write the
present MSc thesis. The method used to prepare the present study was the literature review.
The search for the articles used in the study was carried out from October 1, 2021 to
February 1, 2022, through the Google Scholar, PubMed and Scopus search engines, with
the keywords: a) "3D Printing", b) 'bioprinting”, c)“ bioink ”, d)“ Hydrogel ”, e)“ Skin
Tissue engineering ”, f)“ skin generation ”, g)“ three-dimensional skin bioprinting ”, h)“
bioprinting methods ”, i)“ 3D bioprinters ”, j)“ skin ”, k)“ regenerative medicine ”, l) “ skin
injury ”.
Results: 3D skin bioprinting is at the experimental stage and has not been applied in
clinical settings in humans. The best bio-printing method is the extrusion method, while
the combination of bio-bonds brings better treatment results, compared to the use of
individual bonds, as it creates three-dimensional skin structures with improved properties.
3D printing through bioconnects in animal models and in the laboratory, contributes to the
healing of skin wounds, to the regeneration of squamous epithelium, to re-epithelialization,
to the creation of new vessels to improve the perfusion of the wound area, while it reduces
the healing time. No results were found regarding the comparison of treatment costs from
the use of skin grafts and other wound management therapies.
Conclusions: 3D bioprinting can change the data in the management of acute and chronic
injuries, offering essential solutions to the health and quality of life of patients and the
sustainability of health systems. The application of three-dimensional skin structures in
animal models enhances the healing of skin wounds and reduces the healing time.
However, it is still at the experimental stage. Further research will be needed to construct
three-dimensional structures with similar characteristics to human skin, as well as several
iv
years of application in clinical settings to determine its effectiveness. In addition,
institutional initiatives will be needed for its legalization as a method of treatment, while
socially, scientifically and institutionally acceptable answers must be given regarding the
raising of bioethical issues from its application to humans.
Keywords: 3D printing, bioconnections, bioprinting, skin, skin regeneration, wound
healing