市场概况
据相关资料显示,我国每年严重烧伤的病人有近10万人次,如果以烧伤病人每人烧伤30%皮肤来计算,平均治疗一个人需要4500平方厘米。除了烧伤病人,糖尿病性皮肤溃疡、巨大色素痣、静脉性皮肤溃疡以及癌症患者等,均需要皮肤移植,我国此类患者有近千万人。预计人造皮肤治疗移植市场容量到2020年将超过800亿元。此外,人造皮肤面膜产品正逐渐进入医疗美容市场。2019年12月,首款人造皮肤面膜正式出售,预计未来几年有望产生亿元级市场。
技术进展
人造皮肤,指利用工程学和细胞生物学的原理和方法,在体外人工研制的皮肤代用品,用来修复、替代缺损的皮肤组织,按成分不同,可分单纯人工真皮和具有表皮细胞层的活性复合皮。
人造皮肤的发展,最早可以追溯到20世纪80年代。到目前为止,许多科学家已从生物高分子材料或合成高分子材料中制造出了一二十种人造皮肤。他们把这些材料纺织成带微细孔眼的皮片,上面还盖着一层层薄薄的、模仿“表皮”的制品。
目前,使用广泛的高分子材料普遍具有优良的生物亲和性。如:来源于动物脱细胞的胶原,通过冻干成型制备的胶原膜,此外还有透明质酸膜、聚乳酸膜等。其基本特点是可诱导自体的组织细胞浸润生长,形成新的、结构规则的真皮样组织,从而重建真皮层。
图1:胶原-壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料
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近几年来,“为人工皮肤赋予多种不同的能力”成为热门的研究方向:
2018年2月,斯坦福大学的鲍哲南团队发布的超强灵敏度的人造皮肤,感知能力如同真皮肤一样,而且比人的皮肤功能更强大,不但能随时监控各种生理指标,还能将体内的信息与外界相连接。
2019年5月,印度研究人员成功利用3D生物打印技术打印出人造皮肤,具有与天然人体皮肤相似的解剖学结构和生化特性等。
2019年7月,发表于《科学—机器人学》杂志上的一项科学成果显示,新加坡国立大学的本杰明·蒂和同事发明了一种能感知温度和压力的人造皮肤,其发送信号的速度比人类神经系统快1000 倍。
2019年11月,在第二届进博会上,日本花王带来人造仿生皮肤纤维技术新品。该技术运用专业仪器可像喷雾一样将直径仅有头发丝百万分之一的纤维丝喷在肌肤上,轻轻一按就形成一层薄膜,堪称“第二层皮”,该类技术主要用于人造皮肤面膜,12月份该类产品首次面世。
图2:电子皮肤与机器人
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发展趋势
对于需要皮肤移植的疾病患者而言,人造皮肤的发展具有重要意义和价值。疾病性皮肤移植是刚需,这类人造皮肤一方面需要保证与人体组织亲和性良好,并且可以促进组织修复生长。此外,感觉性人工皮肤为人工皮肤植入人工神经,为移植者提供感觉,这将是人造皮肤发展的又一突破性进展,目前该类产品还处于实验室阶段。
对于医学美容而言,人造皮肤几乎用于美容手术的各方各面,此外,人造皮肤面膜类的护肤品在市场上拥有巨大潜力。护肤类人造皮肤的主要功能是保水保湿,促进皮肤胶原生成等,重点在于人工皮肤成分组成和结构的创新。
此外,随着人工神经的发展,具有感觉的人造皮肤在机器人和接触控制设备等方面越发重要。该类人造皮肤通过电子技术在皮肤之下植入敏感电极,借助外界刺激,传递电信号,并作出相关反应。电子皮肤将会引领下一代电子工业的发展方向,使多种设备仪器具有多种发展的可能性。
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来源:众成医械研究院