«Кожа из шприца»: бифазные «гранулярные» биочернила напечатали дерму и прижили её

Учёные из Швеции представили биочернила µInk для 3D-биопечати дермы: это двухфазный гранулярный гидрогель на основе пористых желатиновых микросфер с «посаженными» на них человеческими дермальными фибробластами плюс матрица из гиалуроновой кислоты. Смесь ведёт себя как жидкость при давлении в шприце/сопле принтера и снова гелирует в ране — поэтому журналисты окрестили её «кожей в шприце». В опытах на мышах напечатанные конструкции с очень высокой плотностью клеток выживали, быстро наращивали внеклеточный матрикс, врастали сосудами и интегрировались с тканями за 28 дней. Работа вышла в Advanced Healthcare Materials. 

Фон

• Почему нынешние кожные замены далеки от «настоящей дермы». Клинический стандарт при больших ранах и ожогах — аутотрансплантаты расщеплённой толщины (STSG) и/или дермальные шаблоны (напр., Integra). Они спасают жизнь и закрывают дефект, но часто оставляют рубцы и контрактуры, особенно при тонких лоскутках; качество рубца сильно зависит от доли «глубокой дермы» в трансплантате. Даже «сетчатые» лоскуты, удобные для закрытия больших площадей, дают более заметное рубцевание из-за заживления через ячейки сетки. Дермальные шаблоны помогают сформировать «неодерму», но остаются ацеллюлярными, требуют этапности и не решают проблему недостатка собственных клеток/сосудов в первые недели. 
• Почему 3D-биопечать кожи — логичный следующий шаг, но её “тормозит” биоинк. Печать позволяет уложить клетки и материалы адресно, но классические однородные гидрогели попадают в «вилку»:
  • слишком жидкие — растекаются и не держат форму; слишком жёсткие — давят на клетки, мешают проникновению сосудов и не позволяют печатать высокую клеточную плотность. Кроме того, до сих пор плохо удаётся воссоздавать аднексальные структуры (волосяные фолликулы и пр.). Нужны био-чернила, которые текут под давлением сопла, а затем мгновенно “собираются” в стабильную пористую массу и не убивают клетки сдвигом. 
• Что такое гранулярные (микрогелевые, «jammed») биочернила и почему они подходят дерме. Это «плотно упакованные» частицы-микрогели, которые ведут себя как твёрдое тело в покое и как жидкость при сдвиге (shear-thinning) — идеально для шприцевой/экструзионной печати и инъекций. После нанесения струна держит форму, оставляя межгранульные поры для прорастания сосудов; смесь можно дополнительно «сшить» мягкой химией. Такой класс материалов в последние годы стал базой для печати мягких тканей. 
• Идея µInk в двух словах. Авторы объединили два слоя проблемы — клетки и матрицу: посадили человеческие дермальные фибробласты на пористые желатиновые микросферы (биосовместимые «бусины», близкие по химии к коллагену), а затем «склеили» гранулы гиалуроновой матрицей через безмедную click-химию. Получилось «жидкое при давлении — твёрдое в покое» биочернило, которое допускает ультравысокую клеточную плотность, печать/инъекцию и быстрый набор внеклеточного матрикса уже in situ. Конструкции приживались и васкуляризировались у мышей в течение 28 дней. 
• Чем такой подход закрывает «болевые точки» клиники.
  1. Скорость и логистика: вместо долгого выращивания тканевого эквивалента — быстрая подготовка «живых гранул» и введение “кожи из шприца” прямо в рану или печать по форме дефекта.
  2. Биология: высокая клеточность + пористая архитектура → лучшее депонирование ECM и неоангиогенез — ключ к меньшему рубцеванию и эластичной дерме.
  3. Совместимость с аутологией: фибробласты легко получают из маленькой биопсии; желатин/ГК — привычные коже компоненты. 
• Где остаются пробелы. Всё это пока доклиника на мышах; для перехода к пациентам нужны модели полной толщины кожи, долгосрочное наблюдение, ко-печать с кератиноцитами/эндотелием, стандартизация под GMP и доказательство, что технология действительно уменьшает рубцевание и улучшает функцию по сравнению со стандартом. 
• Почему новость важна именно сейчас. На фоне устойчивых ограничений STSG/шаблонов и зрелости класса гранулярных биочернил µInk демонстрирует практическую сборку: «микрогелевые носители + мягкая связывающая матрица + высокие дозы собственных клеток». Это делает реальнее сценарий быстрой, клеточно-плотной дермальной реконструкции без длительных «инкубаторных» этапов.

Зачем это нужно

Классические кожные замены часто дают рубец: в них мало клеток, они плохо срастаются и слабо продуцируют «правильный» матрикс дермы. А выращивать толстую и сложную дерму целиком в чашке — долго и трудно. Авторы предлагают иной путь: быстро собрать «кирпичики» из собственных фибробластов пациента, посадив их на пористые микросферы, и впрыснуть/напечатать это прямо в зону дефекта, где организм сам достроит полноценную дерму. 

Как устроены биочернила µInk

• Фаза 1: «живые гранулы». Пористые желатиновые микросферы (по сути — крошечные бусины, близкие по химии к коллагену кожи), на которых в биореакторе размножают первичные дермальные фибробласты человека.
• Фаза 2: «связывающий гель». Раствор гиалуроновой кислоты, склеивающий гранулы через безмедную click-химию.
• Реология. Получается сдвиготекучий (shear-thinning) гранулярный гидрогель: под давлением течёт, а в покое держит форму — значит, подходит и для шприцевого нанесения, и для 3D-печати. 

Что показали эксперименты

• Печать и жизнеспособность. Из µInk печатали стабильные мини-«пятачки» с ультравысокой плотностью клеток; жизнеспособность и фенотип фибробластов сохранялись. 
• In vivo (мыши). Подкожно имплантированные конструкции в течение 28 дней
  — обрастали сосудами,
  — демонстрировали ремоделирование гидрогеля,
  — и накапливали дермальный ECM (фибробласты продолжали делиться и работать), что свидетельствует о тканевой интеграции.
• Практика применения. Материал можно наносить через иглу непосредственно в рану — «кожа в шприце» — или печатать слой/форму под конкретный дефект. 

Почему это важно

• Скорость и плотность. Время — критично для ожоговых и хронических ран. µInk позволяет миновать долгие циклы наращивания тканей «в объёме» и сразу ввести много активных клеток туда, где они нужны. 
• Биология ближе к норме. Высокая клеточность и пористая архитектура микросфер поощряют продукцию матрикса и неоваскуляризацию — два ключа к безрубцовому заживлению и эластичности. 
• Логистика клиники. Концепт хорошо стыкуется с аутологичным подходом: взять маленькую биопсию кожи → быстро размножить фибробласты на микросферах → напечатать трансплантат под рану пациента. 

Чем это отличается от привычных «гидрогелей с клетками»

Обычные «однородные» гидрогели либо слишком жидкие (растекаются), либо слишком жёсткие (давят на клетки, мешают сосудистому росту). Гранулярная архитектура даёт поры и пути для сосудов, а «двухфазность» — и механическую стабильность, и инъекционность. Плюс желатиновые носители — биодеградируемы и «знакомы» тканям. 

Ограничения и что дальше

Это пока доклиника (мыши, подкожные карманы; сроки — 4 недели). Впереди:

• дефекты полной толщины кожи и более долгие наблюдения;
• тесты с кератиноцитами/эндотелиальными клетками и комбинированной «кожей-полной-толщины»;
• переход к аутоклеткам пациента и модель ожога/хронической раны;
• масштабирование под ** GMP-производство** (биореакторы, стерильность, контроль клика). 

Источник: Shamasha R. и др. Biphasic Granular Bioinks for Biofabrication of High Cell Density Constructs for Dermal Regeneration, Advanced Healthcare Materials, онлайн 12 июня 2025 г. https://doi.org/10.1002/adhm.202501430