仿生微针负载表皮干细胞重建皮肤网嵴及干细胞微环境促进创面修复

为解决传统皮肤移植难以重建皮肤网嵴结构（Rete ridges, RRs）导致的瘢痕形成等问题，陆军军医大学团队设计了一种负载人表皮干细胞（EpiSCs）的仿生微针（C-Ms）。研究表明，C-Ms通过FAK/ECM受体互作通路重塑细胞外基质（ECM），加速早期血管化并重建RRs结构，为改善大面积烧伤患者愈后质量提供了新策略。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其损伤修复一直是医学领域的重大挑战。传统皮肤移植虽能挽救生命，却难以重建皮肤特有的波浪状网嵴结构（Rete ridges, RRs）——这一维持表皮稳态的关键解剖学特征。缺乏RRs的再生皮肤往往存在机械性能差、易破溃等问题，成为烧伤治疗的瓶颈。陆军军医大学的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究中，创新性地将仿生微针技术与表皮干细胞（Epidermal stem cells, EpiSCs）疗法结合，为这一难题提供了突破性解决方案。

研究团队首先通过飞秒激光三维成像等技术解析人类皮肤RRs的天然参数，据此设计出模拟RRs形态的明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）与透明质酸甲基丙烯酸酯（HAMA）复合微针（MNs）。关键实验技术包括：1）飞秒激光脉冲显微成像和连续组织切片数字化建模；2）光交联法制备负载EpiSCs的仿生微针（C-Ms）；3）裸鼠全层皮肤缺损模型评估修复效果；4）转录组测序分析FAK/ECM等信号通路机制。

观察和建模人类RRs结构
通过分析不同部位皮肤样本，发现RRs的间距、宽度和深度存在显著区域差异（图1E）。腰腹部皮肤的RRs参数被选为微针设计基准，其三维结构经数字化重建后证实与微针形态高度相似（图1F）。

仿生RR微针的制备与特性
优化后的5%HAMA+5%GelMA（5H-5G）微针在55秒光交联后呈现理想机械性能（储能模量G'>损耗模量G"）和降解速率（图2B-J）。微针表面具有致密多孔结构（孔径约20-50μm），能为细胞提供锚定位点。

生物安全性验证
皮下移植实验显示微针42天降解率约60%，且未引发显著炎症反应（图3D）。负载的EpiSCs在微针中存活率>90%，并保持CD71^-
CD49f⁺
干细胞标志物表达（图3F），证实该系统具有良好的生物相容性。

促进创面修复与RRs重建
在裸鼠模型中，C-Ms治疗组第7天血管密度（67.3±4.1个/mm²
）显著高于对照组（25.3±2.1），并成功诱导出类人RRs结构（图4F-G）。转录组分析揭示其通过FAK和ECM受体互作通路激活层粘连蛋白4（LAMA4）和整合素β1（ITGB1）表达（图5B），同时下调纤维化标志物TGF-β1和FN1（图6E-G）。

讨论与意义
该研究首次证实仿生微针可通过物理占位和力学信号转导双重机制重建RRs。C-Ms不仅提供干细胞微环境，还通过调控Notch/Wnt通路维持EpiSCs增殖（图5C），使再生表皮具备接近天然皮肤的多层结构。尽管裸鼠模型无法完全模拟人类免疫反应，但该技术为自体EpiSCs治疗大面积烧伤提供了转化前景。未来需进一步优化微针参数以适应不同年龄患者的RRs特征，并开展长期随访评估功能稳定性。这项突破性工作为再生医学领域提供了从解剖结构到功能重建的全新思路。