唯一的解决方案:移植足细胞可以缓解截肢者的残肢损伤

截肢的人经常使用假臂和假腿，也就是所谓的假肢，来提高行动能力和独立性，但75%的假肢截肢者会遇到皮肤撕裂、溃疡和水泡等问题。

为了解决这个问题，帝国理工大学的科学家们想要重新设计残肢皮肤，使其变得更厚，更能承受重量和机械力，从而变得更耐摩擦。

来自帝国理工大学生物工程系的克莱尔·希金斯博士和科林·博伊尔博士的目标是利用脚底厚而坚韧的皮肤作为更坚固的残肢皮肤的模板。希金斯和博伊尔希望这能减少假肢带来的摩擦和疼痛。他们是一篇新论文的主要作者，该论文研究了是什么让鞋底皮肤如此坚硬。

他们试图解决什么问题?

“许多截肢者使用义肢来模仿健全的人所拥有的行动自由和独立。例如，义肢可以让截肢者捡起物体，义肢可以帮助他们重新行走。因此，义肢是无价的，但它们也充满了问题。希金斯说。

“其中一个问题是，它们会摩擦皮肤，而皮肤无法承受摩擦或承受过多的重量。残肢皮肤分解，引起水泡和溃疡，这可能导致感染和巨大的疼痛。”

“这些问题可能意味着，截肢者脱掉义肢往往比戴上义肢更能缓解疼痛。我们希望帮助改变这种状况。”

为什么是鞋底皮肤?

“脚底覆盖着所谓的足底皮肤。这是我们脚底特有的皮肤，特别厚，而且有垫，这有助于它在承受我们的重量和与鞋子摩擦时保持完整。”

“然而，我们胳膊和腿上的皮肤并不能承受重量，也不能让坚硬的物质与之摩擦。我们发现自己在问，为什么当我们走动或穿鞋时，脚底的皮肤不会分解;以及我们能否分离出这种特性，并以某种方式将其融入残肢皮肤。”

研究结果

“如果你认为厚的足底皮肤是我们成长过程中对压力的适应而形成的，这是可以理解的，但它的厚度实际上是遗传的。这一点我们已经知道了，但我们想看看是否能发现它是如何实际工作的:是什么让鞋底皮肤如此坚硬?”

“我们使用计算模型来分析鞋底皮肤的组成，以及它在压力下与普通皮肤的不同表现。我们发现，脚底皮肤的最外层，也就是角质层，在保护皮肤免受眼泪和水泡方面起着最大的作用。鞋底皮肤的这一层比其他皮肤要厚得多。”

“我们发现，更厚的皮肤并不能保护鞋底皮肤不发生溃疡。相反，我们发现保护足底皮肤免受溃疡的最大因素是被称为角蛋白和胶原蛋白的强结构蛋白的排列方式。我们发现，与其他皮肤相比，表皮(角质层的下一层)含有更多的角蛋白，以及不同类型的角蛋白，这有助于鞋底皮肤抵抗破损。”

“同样，我们发现足底皮肤中的胶原蛋白以更厚的‘束’排列，胶原纤维本身也更厚。”这些因素都导致足底皮肤更坚韧，更能抵抗损伤，这些特征对截肢者的残肢非常有用。”

下一个步骤

“我们希望我们的论文能帮助定义我们的目标，当我们想到更硬的残肢皮肤时。我们现在知道，残肢皮肤需要更厚的胶原纤维，更厚的胶原蛋白束，以及不同类型的角蛋白才能像足底皮肤一样发挥作用，所以现在我们需要找出如何做到这一点。”

“从逻辑上讲，将其应用于患者是一个很大的挑战，但从科学上讲，我们已经确定了几种潜在的途径，我们希望这些途径能取得丰硕的成果——主要的途径是将遗传物质融入残肢皮肤，使其长得更厚，以及使用足底皮肤移植。”

“所有的皮肤都有以不同方式生长的潜力，所以我们甚至可以操纵残肢皮肤中已经存在的遗传物质来改变它的组成。例如，我们可以注射一种称为成纤维细胞的细胞，这种细胞可以触发胶原蛋白的产生，并改变所产生的角蛋白的类型，随着时间的推移，使皮肤层变厚。”

“或者，我们可以将足底皮肤细胞在实验室中培养成厚层，然后移植到残肢上。我们还不知道这些方法会有多大帮助，所以我们保持开放的心态，探索所有的途径。”

参考

博伊尔等．(2019)。足底皮肤对机械负荷的耐受力中，形态和成分起着明显而互补的作用。科学的进步．DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aay0244

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