เซลล์ผิวหนัง ไฟคือการลงโทษขั้นสูงสุดตามพระคัมภีร์ พระเจ้าทรงทำลายเมืองโซดอมและโกโมราห์ด้วยเปลวไฟและกำมะถันที่โปรยปราย และจินตนาการส่วนใหญ่ของนรกรวมถึงคำสัญญาในเรื่องเดียวกัน ไม่ว่าจะนับถือศาสนาใดหรือตีความพระคัมภีร์อย่างไร ก็ยากที่จะปฏิเสธได้ว่ามีการส่งข้อความที่ทรงพลัง ท้ายที่สุด แม้ในชีวิตนี้ การบาดเจ็บจากไฟไหม้ก็เป็นหนึ่งในสิ่งที่เลวร้ายที่สุดที่ร่างกายสามารถทนได้ ในความเป็นจริงจนกระทั่งเมื่อไม่กี่สิบปีที่ผ่านมาร่างกายมักจะไม่ทนต่อการบาดเจ็บดังกล่าว
คนส่วนใหญ่เสียชีวิตจากแผลไฟไหม้รุนแรงระดับ 3 ซึ่งผิวหนังทั้งชั้นบนและล่าง หนังกำพร้าและหนังแท้ตามลำดับ ถูกทำลาย เซลล์ผิวหนัง แพทย์สามารถทำนายอัตราการรอดชีวิตของผู้ถูกไฟไหม้ได้โดยการบวกอายุของบุคคลนั้นเข้ากับเปอร์เซ็นต์ของร่างกายที่ถูกไฟไหม้ หมายความว่าหากชายอายุ 50 ปีเข้ามาโดยมีร่างกายถูกไฟไหม้ 60 เปอร์เซ็นต์ มีโอกาส 110 เปอร์เซ็นต์ที่จะกำลังจะตาย ผิวหนังแม้จะมีความหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตร แต่ทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง
อวัยวะที่ใหญ่ที่สุดของร่างกายทำให้ร่างกายชุ่มชื้น การจัดการอุณหภูมิของร่างกาย และป้องกันการติดเชื้อแบคทีเรีย ผู้ที่เป็นแผลไฟไหม้ไม่เพียงแต่เจ็บปวดอย่างต่อเนื่องเท่านั้น แต่ยังเสี่ยงต่อภาวะขาดน้ำ การติดเชื้อ ความดันโลหิตลดลง และภาวะช็อกเนื่องจากร่างกายสูญเสียของเหลวที่สำคัญ ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มีความก้าวหน้ามากมายในการรักษาเหยื่อที่ถูกไฟคลอกดังนั้นแพทย์จึงไม่ต้องแจ้งข่าวร้ายเกี่ยวกับโอกาสรอดชีวิตที่สูงลิ่วอีกต่อไป
ก้าวสำคัญก้าวหนึ่งในทศวรรษ 1970 คือการตัดสินใจตัดเนื้อเยื่อผิวหนังที่ถูกไฟไหม้ออกโดยเร็วที่สุดหลังจากที่เหยื่อถูกไฟคลอก เพื่อให้ผิวหนังที่ตายแล้วไม่สามารถสะสมแบคทีเรียที่คุกคามชีวิตได้ การตัดออกเป็นการเจาะเลือด แพทย์จำเป็นต้องปิดแผลเปิดเพื่อป้องกันการติดเชื้อ แต่อะไรจะตอบสนองจุดประสงค์นี้ได้ การพัฒนาผิวหนังที่ทำการปลูกในห้องปฏิบัติการ ผิวหนังแท้ในปี 1970 หลังจากตัดสินใจตัดผิวหนังตามปกติ
แพทย์ต้องการแผ่นปิดผิวหนังที่สามารถทำหน้าที่เป็นชั้นผิวหนังและปกป้องร่างกายที่ถูกไฟไหม้ และต้องการแหล่งปลูกถ่ายผิวหนังเพิ่มเติม ปัญหาในการพัฒนาสิ่งเหล่านี้คือผิวแม้จะบาง แต่ก็ค่อนข้างซับซ้อน ประกอบด้วยเซลล์ 7 ชนิดที่แตกต่างกัน ซึ่งจัดอยู่ในโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งแพทย์ยังไม่สามารถจำลองได้ ในขณะนั้น นักวิจัยสามารถจำลองเซลล์ผิวได้หลายชนิด แต่ไม่สามารถทำงานร่วมกันได้เหมือนผิวสุขภาพดีนักวิจัยกำลังต่อสู้กับเซลล์ที่เรียกว่าเคอราติโนไซต์
ซึ่งจะเข้าสู่ชั้นผิวก่อนที่จะลอกออก ก่อนการผลัดเซลล์ผิว เซลล์เคราติโนไซต์จะส่งสัญญาณเคมีที่กระตุ้นการเจริญเติบโตของผิวหนัง ทำให้เซลล์เหล่านี้เป็นส่วนประกอบหลักในการฟื้นฟูผิว แต่หากไม่มีโครงสร้างผิวหนังที่เหมาะสม เคราติโนไซต์จะทำงานได้อย่างแปลกประหลาด ดังนั้นแม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะไม่เข้าใจรูปแบบที่แน่นอนของผิวหนัง แต่ก็ต้องสร้างรากฐานให้ใกล้พอที่จะให้เคราติโนไซต์เติบโตได้ยังต้องการโครงสร้างที่ก่อตัวขึ้น
โดยที่ไม่มีเซลล์ผิวหนังที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันหรือหลอดเลือด เนื่องจากเซลล์เหล่านี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ผู้ที่โดนไฟไหม้ปฏิเสธการปลูกถ่ายผิวหนัง นักวิจัยเจมส์ เบิร์ค และอิโออันนาส ยานนาส ได้คิดค้นวิธีการเทียมที่สามารถใช้เป็นผิวหนังได้ในขณะที่กระตุ้นเซลล์เคราติโนไซต์ รู้ว่าฐานของผิวหนังประกอบด้วยเซลล์ที่สร้างคอลลาเจนที่เรียกว่าไฟโบรบลาสต์ดังนั้นจึงสร้างชั้นของ ผิวหนัง โดยใช้คอลลาเจนจากวัวและฉลามร่วมกับไกลโคซามิโนไกลแคนซึ่งเป็นโมเลกุลน้ำตาลส่วนประกอบ
ในการสร้างสรรค์ของเจมส์ เบิร์ค และอิโออันนาส ยานนาส ถูกจัดเรียงเพื่อให้ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างสำหรับเซลล์ผิวใหม่ที่กำลังเติบโต ไฟโบ รบลาสต์ย้ายจากเซลล์ที่แข็งแรงในบริเวณใกล้เคียงและจากการปลูกถ่ายผิวหนังเพื่อสร้างชั้นใหม่ของผิวหนัง เมื่อผิวหนังชั้นใหม่ก่อตัวขึ้น ไฟโบรบลาสต์จะทำให้แบบจำลองชั่วคราวสลายไป และเซลล์ใหม่ก็เข้ามาแทนที่ เนื่องจากผิวหนังของมนุษย์ไม่สามารถสร้างใหม่ได้เอง นี่เป็นความสำเร็จที่โดดเด่นเป็นพิเศษโชคไม่ดีที่การพัฒนาเพิ่มเติม
และการอนุมัติโดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาล่าช้าไปหลายปี ซึ่งเป็นสาเหตุที่เทคโนโลยียังไม่แพร่หลาย ผลิตภัณฑ์นี้เป็นที่รู้จักในชื่อผสมผสาน เมมเบรนของผิวหนังเทียมซึ่งมีลักษณะคล้ายพลาสติกห่อหุ้ม ทั้งสองปกป้องผู้ป่วยและกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ผิวหนังของผู้ป่วย แต่เหยื่อที่ถูกไฟคลอกเป็นเพียงครึ่งทางของหนทางสู่ผิวหนังใหม่ ยังต้องการผิวหนังชั้นนอก ผิวที่ปลูกจากห้องปฏิบัติการเพื่อช่วยชีวิต
แม้ว่าผิวที่ปลูกจากห้องปฏิบัติการมักถูกกล่าวถึงในบริบทของเหยื่อไฟไหม้ แต่ก็มีการใช้งานหลายอย่าง ผู้ที่มีบาดแผลหรือแผลที่ยังไม่หายอาจได้รับประโยชน์จากผลิตภัณฑ์ เช่นเดียวกับสัตว์ที่ใช้ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการลอรีอัล ถือสิทธิบัตรสำหรับผิวหนังที่ทำการปลูกในห้องปฏิบัติการซึ่งได้มาจากเซลล์ที่ถูกทิ้งระหว่างการทำศัลยกรรมพลาสติกซึ่งสามารถสร้างเป็นผิวหนังได้ จึงสามารถใช้สารนี้แทนสัตว์เพื่อทดสอบปฏิกิริยาต่อเครื่องสำอางได้ผิวหนังที่ทำการปลูกในห้องปฏิบัติการอาจนำไปใช้กับหุ่นยนต์
ทำให้หุ่นยนต์ดูเป็นมิตรมากขึ้น การปลูกผิวหนังในห้องปฏิบัติการ หนังกำพร้า เยื่อผิวหนังเทียมที่พัฒนาโดยเจมส์ เบิร์ค และอิโออันนาส ยานนาส ช่วยให้การปลูกถ่ายผิวหนังกับเหยื่อไฟไหม้ทำได้ง่ายขึ้น แต่ก็ยังมีความท้าทายว่าจะหาผิวหนังใหม่จากที่ใด แพทย์สามารถตัดผิวหนังจากส่วนอื่นของร่างกายผู้ป่วยยืดออกและทำการปลูกถ่ายได้ แต่ขั้นตอนที่เจ็บปวดนี้ไม่ใช่ทางเลือกสำหรับผู้ป่วยที่ไม่มีผิวหนังเพียงพอให้ใช้แพทย์ยังได้ลองใช้ผิวหนังจากศพผู้บริจาคจากครอบครัวของเหยื่อ และแม้แต่สายพันธุ์อื่นๆ
แต่โดยปกติแล้วระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วย จะปฏิเสธการปลูกถ่ายอวัยวะเหล่านี้ ไม่สามารถให้สารกดภูมิคุ้มกันเพิ่มขึ้นแก่เหยื่อที่ถูกไฟไหม้ได้เหมือนกัน เนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะติดเชื้ออยู่แล้ว นักวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างผิวหนังใหม่จากเซลล์ผิวหนังของผู้ป่วยเอง ตัวอย่างเช่น หากเท้าของผู้ป่วยไม่มีการเผาไหม้ เซลล์ผิวหนังบางส่วนในบริเวณนั้นสามารถตัดชิ้นเนื้อและส่งไปยังห้องปฏิบัติการได้ซึ่งเซลล์เหล่านั้นจะเติบโตได้จากการป้อนสารอาหารและการแบ่งตัวหลายๆส่วน
กระบวนการนี้ใช้เวลา 2 ถึง 3 สัปดาห์ แต่ในที่สุดเซลล์จะแบ่งตัวจนสร้างแผ่นผิวหนังที่มีขนาด 100 เท่าของตัวอย่างดั้งเดิม แม้ว่าเซลล์ผิวหนังที่แบ่งตัวอย่างต่อเนื่องจะเป็นมะเร็ง แต่แผ่นผิวหนังก็กลับคืนสู่สภาพปกติเมื่อได้รับการปลูกถ่าย บางครั้งผิวหนังที่ปลูกในห้องแล็บจะได้รับการรักษาด้วยโปรตีนต้านเชื้อแบคทีเรียเพื่อลดความเสี่ยงของการติดเชื้อในขณะที่เพิ่มโอกาสของความสำเร็จในการปลูกถ่าย
โดยแหล่งที่มาของผิวหนังใหม่อีกแหล่งหนึ่งมาจากแหล่งที่มักจะกำหนดไว้ นั่นคือหนังหุ้มปลายลึงค์ของทารกที่เข้าสุหนัต หนังหุ้มปลายลึงค์ขนาดเท่าแสตมป์สามารถผลิตเนื้อเยื่อผิวหนังได้ประมาณ 4 เอเคอร์ในห้องปฏิบัติการ ผิวหนังเทียมที่ได้จากหนังหุ้มปลายลึงค์คิดว่าจะประสบความสำเร็จเมื่อผิวหนังของผู้บริจาคไม่ใช่เพราะเซลล์ของทารกแรกเกิดไม่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย ถ้าเป็นเช่นนั้นร่างกายของมารดาจะปฏิเสธทารกในครรภ์
บางครั้งหนังหุ้มปลายยังใช้เพื่อสร้างกรอบโครงสร้างสำหรับหนังแท้ ความเสี่ยงในการติดเชื้อที่ลดลงมีความสำคัญต่อความสำเร็จของผิวหนังที่ทำการปลูกในห้องปฏิบัติการ ข้อดีอีกอย่างคือกระบวนการนี้ทำให้เกิดแผลเป็นน้อยที่สุด ผู้ป่วยจะรับความรู้สึกได้เกือบทั้งหมดจากปลายประสาทหากเหยื่อไฟไหม้เป็นเด็ก ผิวหนังใหม่จะเติบโตไปพร้อมกับผู้ป่วยเมื่ออายุมากขึ้น ถึงกระนั้น กระบวนการนี้ยังไม่แพร่หลายและมีปัญหาเล็กน้อยที่ต้องเอาชนะประการแรก เซลล์ผิวหนังแบ่งตัวในห้องแล็บค่อนข้างช้า
แผ่นผิวหนังที่ออกจากห้องแล็บจะต้องใช้เกือบจะทันที แต่ก็บอบบางจนยากต่อการเคลื่อนย้าย ผิวที่ปลูกจากห้องปฏิบัติการก็มีราคาแพงเช่นกัน บทความในปี 2544 อ้างว่าแผ่นหนังขนาด 8 x 10 นิ้ว มีราคา 2,000 ดอลลาร์โชคดีที่ผู้คนและบริษัทจำนวนมากกำลังดำเนินการเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น องค์กรวิจัยสมาคมฟรอนโฮเฟอร์ ของเยอรมันได้ประกาศแผนการที่จะปลูกผิวหนังจากสเต็มเซลล์ในเส้นผมของมนุษย์ และสร้างกระบวนการผลิตอัตโนมัติสำหรับการผลิต
นานาสาระ: Scientist อธิบายการทำความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์หญิงที่ควรรู้จัก