Возможности применения биоинженерных заменителей кожи в комбустиологии (обзор литературы)

Актуальность. Несмотря на научно-технический прогресс и совершенствование методов лечения, оказание помощи при термических ожогах кожного покрова остается сложной многокомпонентной проблемой. Обширные глубокие ожоги не способны к самостоятельному заживлению, в связи с чем за последнее столетие стандартным методом лечения стала аутодермопластика. Однако дефицит здоровых тканей пациента часто не позволяет выполнить трансплантацию в полном объеме, что влечет за собой необходимость поиска вариантов замены аутотканей.
Цель – представить современные возможности и оценить проблемы применения биоинженерных заменителей кожи в комбустиологии.
Методология. Проведен поиск научных литературных источников, опубликованных в последние годы и представленных в базе PubMed и на платформе Научной электронной библиотеки (eLIBRARY.ru). Результаты и их анализ. В настоящее время разработано множество заменителей кожи, начиная от однослойных тканевых эквивалентов до искусственной кожи и генетически модифицированных заменителей. Однако все они еще далеки от совершенства, имеют свои достоинства и недостатки, которые определяют особенности их применения и приводят к необходимости продолжения научного поиска.
Заключение. Разработка тканевых эквивалентов кожи позволила значительно улучшить результаты лечения пострадавших с глубокими ожогами и является перспективным направлением в развитии современной комбустиологии.

1. Богданов С.Б., Каракулев А.В., Поляков А.В. [и др.]. Совершенствование комплексного применения клеточной терапии и биологических раневых покрытий в лечении пациентов с дефектами кожных покровов // Пластич. хирургия и эстетич. медицина. 2019. № 4. С. 43–49.

2. Гаврилюк Б.К., Рочев Ю.А., Николаева Т.И. Культура клеток и реконструкция ткани: (на примере кожи). Пущино : Изд-во ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1988. 124 с.

3. Гилевич И.В. , Федоренко Т.В., Коломийцева Е.А. [и др.]. Достижения клеточной терапии в комбустиологии // Инновац. медицина Кубани. 2017. Т. 6, № 2. С. 6–7.

4. Потекаев Н.Н. Фриго Н.В., Петерсен Е.В. Искусственная кожа: виды, области применения // Клинич. дерматология и венерология. 2017. № 6. С. 7–15.

5. Расулов М.Ф., Васильченков А.В., Крашенинников М.Е. [и др.]. Трансплантация стволовых клеток костного мозга в лечении ожоговых ран // Тихоокеан. мед. журн. 2004. № 4. С. 32–33.

6. Саркисов Д.С., Алексеев А.А., Глущенко Е.В. Теоретические и практические аспекты использования культивированных фибробластов при восстановлении целостности кожного покрова // Вестн. Рос. акад. мед. наук. 1994. № 7. С. 6–11.

7. Сачков А.В., Боровкова Н.В., Жиркова Е.А. [и др.]. Использование трупной кожи в лечении ран // Трансплантология. 2018. T. 4, № 10. С. 327–335. DOI: 10.23873/2074-0506-2018-10-4-327-335

8. Abdel-Sayed P., Hirt-Burri N., de Buys Roessingh A., Raffoul W., Applegate L.A. Evolution of Biological Bandages as First Cover for Burn Patients. Adv Wound Care (New Rochelle). 2019; 8(11):555–564. DOI: 10.1089/wound.2019.1037.

9. Alpeeva, E., Sukhanov, Y., Vorotelyak, E. Almost 40 Years of Tissue Engineering in Russia: Where Are We Now? Biomedicines. 2020; 8(2):25.

10. Austin R.E., Merchant N., Shahrokhi S., Jeschke M.G. A comparison of Biobrane and cadaveric allograft for temporizing the acute burn wound: Cost and procedural time. Burns. 2015; 41(4):749–753. DOI: 10.1016/j.burns.2014.10.003.

11. Bairagi A., Griffin B., Tyack Z. [et al.]. Comparative effectiveness of Biobrane®, RECELL® Autologous skin Cell suspension and Silver dressings in partial thickness paediatric burns: BRACS randomised trial protocol. Burns Trauma. 2019; 31(7):33. DOI: 10.1186/s41038-019-0165-0.

12. Balasubramani M., Kumar T.R., Babu M. Skin substitutes: a review. Burns. 2001; 27(5):534–544. DOI: 10.1016/s0305-4179(01)00018-3.

13. Bloemen M.C., van der Wal M.B., Verhaegen P.D. [et al.]. Clinical effectiveness of dermal substitution in burns by topical negative pressure: a multicenter randomized controlled trial. Wound Repair Regen. 2012; 20(6):797–805. DOI: 10.1111/j.1524-475X.2012.00845.x.

14. Burke J.F., Yannas I.V., Quinby WC Jr. [et al.]. Successful use of a physiologically acceptable artificial skin in the treatment of extensive burn injury. Ann Surg. 1981; 194(4):413–428. DOI: 10.1097/00000658-198110000-00005.

15. Chua A.W., Khoo Y.C., Tan B.K. [et al.]. Skin tissue engineering advances in severe burns: review and therapeutic applications. Burns Trauma. 2016; 4:3. DOI: 10.1186/s41038-016-0027-y.eCollection 2016.

16. Davis J.S. Address of the president: the story of plastic surgery. Ann Surg. 1941; 113(5): 641–656. DOI: 10.1097/00000658-194105000-00001.

17. Debels H., Hamdi M., Abberton K., Morrison W. Dermal matrices and bioengineered skin substitutes: a critical review of current options. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2015; 3(1):284. DOI: 10.1097/GOX.0000000000000219.

18. Domaszewska-Szostek A.P., Krzyżanowska M.O., Czarnecka A.M., Siemionow M. Local Treatment of Burns with Cell-Based Therapies Tested in Clinical Studies. Journal of clinical medicine. 2021; 10(3):396.

19. Fan C., Pek C.H., Por Y.C., Lim G.J.S. Biobrane dressing for paediatric burns in singapore: A retrospective review. Singap. Med. J. 2018; (59):360–365. DOI: 10.11622/smedj.2017116.

20. Gardien K.L., Marck R.E., Bloemen M.C. [et al.]. Dutch Outback Study Group1. Outcome of Burns Treated With Autologous Cultured Proliferating Epidermal Cells: A Prospective Randomized Multicenter Intrapatient Comparative Trial. Cell Transplant. 2016; 25(3):437–448. DOI: 10.3727/096368915X689569.

21. Gore M.A., Akolekar D. Evaluation of banana leaf dressing for partial thickness burn wounds. Burns. 2003; 29(5):487–492. DOI: 10.1016/s0305-4179(03)00050-0.

22. O’Connor N.E., Mulliken J.B., Banks-Schlegel S., Kehinde O., Green H. Grafting of burns with cultured epithelium prepared from autologous epidermal cells. Lancet. 1981; 1(8211):75–78.

23. Gravante G., Di Fede M.C., Araco A. [et al.]. A randomized trial comparing ReCell system of epidermal cells delivery versus classic skin grafts for the treatment of deep partial thickness burns. Burns. 2007; 33(8):966–972. DOI: 10.1016/j.burns.2007.04.011.

24. Greenwood J.E., Clausen J., Kavanagh S. Experience with biobrane: uses and caveats for success. Eplasty. 2009; 9:(e25).

25. Halim A.S., Khoo T.L., Mohd Yussof S.J. Biologic and synthetic skin substitutes: An overview. Indian J. Plast Surg. 2010; 43 (Suppl): 23–28. DOI: 10.4103/0970-0358.70712.

26. Hu Z., Yang P., Zhou C. [et al.]. Marine Collagen Peptides from the Skin of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus): Characterization and Wound Healing Evaluation. Mar Drugs. 2017; 15(4):102. DOI: 10.3390/md15040102.

27. Kaddoura I., Abu-Sittah G., Ibrahim A. [et al.]. Burn injury: review of pathophysiology and therapeutic modalities in major burns. Annals of burns and fire disasters. 2017; 30(2): 95–102.

28. Kaur A., Midha S., Giri S., Mohanty S. Functional Skin Grafts: Where Biomaterials Meet Stem Cells. Stem cells international. 2019; 2019;1–21.

29. Kirsner R.S., Sabolinski M.L., Parsons N.B. [et al.]. Comparative effectiveness of a bioengineered living cellular construct vs. a dehydrated human amniotic membrane allograft for the treatment of diabetic foot ulcers in a real world setting. Wound Repair Regen. 2015; 23:737–744. DOI: 10.1111/wrr.12332.

30. Kumar P. Classification of skin substitutes. Burns. 2008; 34(1):148–149. DOI: 10.1016/j.burns.2007.04.016

31. Kumar R.J., Kimble R.M., Boots R., Pegg S.P. Treatment of partial thicness burns: A prospective, randomized trial using Transcyte. ANZ J. Surg. 2004; 74(8):622–626. DOI: 10.1111/j.1445-1433.2004.03106.x.

32. Lee H. Outcomes of sprayed cultured epithelial autografts for full-thickness wounds: a single-centre experience. Burns. 2012; 38(6):931–936. DOI: 10.1016/j.burns.2012.01.014.

33. Lagus H., Sarlomo-Rikala M., Böhling T., Vuola J. Prospective study on burns treated with Integra®, a cellulose sponge and split thickness skin graft: Comparative clinical and histological study–Randomized controlled trial. Burns. 2013; 39:1577–1587. DOI: 10.1016/j.burns.2013.04.023.

34. Mansilla E., Marín G.H., Berges M. [et al.]. Cadaveric bone marrow mesenchymal stem cells: first experience treating a patient with large severe burns. Burns Trauma. 2015; 18(3):17. DOI: 10.1186/s41038-015-0018-4.

35. Oualla-Bachiri W., Fernández-González A., Quiñones-Vico M.I., Arias-Santiago S. From Grafts to Human Bioengineered Vascularized Skin Substitutes. International journal of molecular sciences. 2020; 21(21):8197. DOI: 10.3390/ijms21218197.

36. Philandrianos C., Andrac-Meyer L., Mordon S. [et al.]. Comparison of five dermal substitutes in full-thickness skin wound healing in a porcine model. Burns. 2012; 38(6):820–829. DOI: 10.1016/j.burns.2012.02.008

37. Pourchet L.J., Thepot A., Albouy M. [et al.]. Human Skin 3D Bioprinting Using Scaffold-Free Approach. Adv Healthc Mater. 2017; 6(4):38. DOI: 10.1002/adhm.201601101

38. Rheinwald J.G., Green H. Serial cultivation of strains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells. Cell. 1975; 6(3):331–343. DOI: 10.1016/s0092-8674(75)80001-8.

39. Ryssel H., Gazyakan E., Germann G., Ohlbauer M. The use of MatriDerm in early excision and simultaneous autologous skin grafting in burns – a pilot study. Burns. 2008; 34(1):93–97. DOI: 10.1016/j.burns.2007.01.018.

40. Savoji H., Godau B., Hassani M.S., Akbari M. Skin Tissue Substitutes and Biomaterial Risk Assessment and Testing. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 2018; 6:86. DOI: 10.3389/fbioe.2018.00086.

41. Shahrokhi S., Arno A., Jeschke M.G. The use of dermal substitutes in burn surgery: acute phase. Wound Repair Regen. 2014; 22(1):14–22. DOI: 10.1111/wrr.12119.

42. Still J., Glat P., Silverstein P. [et al.]. The use of a collagen sponge/living cell composite material to treat donor sites in burn patients. Burns. 2003; 29(8):837–841. DOI: 10.1016/s0305-4179(03)00164-5.

43. Sullivan T.P., Eaglstein W.H., Davis S.C., Mertz P. Sullivan The pig as a model for human wound healing. Wound Repair Regen. 2001; 9(2);66–76. DOI: 10.1046/j.1524-475x.2001.00066.x.

44. Troy J., Karlnoski R., Downes K. [et al.]. The Use of EZ Derm® in Partial-Thickness Burns: An Institutional Review of 157 Patients. Eplasty. 2013: 13:e14.

45. Tumanov V.P., Pal’tsyn A.A., Sarkisov D.S. Plastic operations of burns using cultured epithelium. Acta Chir. Plast. 1989; 31(1):15–21.

46. Urciuolo F., Casale C., Imparato G., Netti P.A. Bioengineered Skin Substitutes: the Role of Extracellular Matrix and Vascularization in the Healing of Deep Wounds. Journal of clinical medicine. 2019; 8(12):2083. DOI: 10.3390/jcm8122083.

47. Widjaja W., Tan J., Maitz P.K.M. Efficacy of dermal substitute on deep dermal to full thickness burn injury: a systematic review. ANZ J Surg. 2017; 87(6):446–452. DOI: 10.1111/ans.13920.

48. Wood F., Martin L., Lewis D. [et al.]. A prospective randomised clinical pilot study to compare the effectiveness of Biobrane® synthetic wound dressing, with or without autologous cell suspension, to the local standard treatment regimen in paediatric scald injuries. Burns. 2012; 38(6):830–839. DOI: 10.1016/j.burns.2011.12.020.

49. Yannas I.V., Burke J.F., Huang C., Gordon P.L. Correlation of in vivo collagen degradation rate with in vitro measurements. J. Biomed Mater Res. 1975; 9(6):623–628. DOI: 10.1002/jbm.820090608