一支研究团队浦项科技大学韩国浦项工业大学(potech)开发了一种皮肤3D生物打印工艺,与传统的细胞培养方法竞争。浦项工科的方法不仅降低了人体皮肤生长所需的设备和活体组织的成本,而且还能在14天后进行皮肤培养。
所得培养物具有用于代替动物检测和人类移植的可能性。
在人体中制造最大的器官
皮肤是人体最大的器官,具有多种复杂的功能,由三层基本层组成:表皮;含有毛囊和汗腺的真皮;脂肪和结缔组织。
这些层的多样性和目的是其在组织工程中复制的关键挑战之一。因此,人造皮肤必须分步骤制作才能与天然皮肤相匹配。
循序渐进的
浦项技术所采用的方法是一种使用transwell插入支持细胞的方法的发展。市售的transwell是由若干小孔组成的板,暂时用透性膜密封。当这种膜被放置培养时,这种膜可以让井底的细胞与上面的物质连接。
Postech研究人员3D而不是购买商业Transwell,而不是购买商业Transwell,在PCL中打印了PCL的良好安排 - 该批准的FDA批准的可生物降解的聚酯。当每种成分添加到皮肤组合物中,3D打印该支撑结构的阶段完成。
挤出喷墨杂交
浦项工科大学的3D打印工艺是利用挤压和喷墨两种3D打印方式的混合技术。它依赖于四个打印头的部署,由研究人员在一个定制的3D打印机中安排。
- 头A是一个挤压的基于头包含牺牲明胶水凝胶,在孵化前移除。
- 头部B包含用于3D打印网格状框架的PCL聚酯材料。
- 头部C是一种含有胶原蛋白的生物墨水,胶原蛋白是皮肤中发现的主要结构蛋白。
- 并且头D是滴眼液的喷墨头 - 滴眼细胞 - 皮肤表皮中最占优势的细胞类型,其功能用于对皮肤造成对环境损害的障碍。
这些头部中的每一个在过程的不同阶段被激活,以形成材料的3D三明治,如下图所示。
制造后,将细胞夹层浸没在促进细胞生长的培养基中。也用洗涤除去牺牲水凝胶,使后续层彼此接触并形成连接。浸没后,培养物暴露在空气中以促进生长。
便宜50倍,材料少10倍
在这种方法旁边,制备了另外两种细胞样品 - 一种用手动制备的PCL锚(而不是网格),另一个仅与胶原水凝胶作为载体一起制备。相比之下,3D生物印刷结构在7天培养后表现不少收缩,这意味着它更好地保持其印刷形状。
在进一步监测3D生物印刷皮肤的情况下,结果研究人员发现了这一点,在气液界面14天后,成纤维细胞(结缔组织中的细胞)“在成熟的真皮层中拉伸,层状表皮的厚度保持在天然人表皮的范围内。这一观察表明,我们的PCL结构,称为transwell系统,使我们的皮肤模型成熟。
在总结中,作者补充道:
与传统的transwell培养方法相比,该方法的成本降低了50倍,培养基用量减少了10倍。由于这种新策略可能为更简单和更多功能的设计提供机会,我们的细胞打印系统和策略具有重大的潜力,作为工程各种人类皮肤模型和其他组织模型的新平台。
最佳再生皮肤的竞争
北卡罗来纳州的维克森林再生医学研究所(WFIRM)是另一个研究使用3D打印皮肤再生的学校。在WFIRM的方法中,细胞被直接3D打印在病人的伤口上促进愈合和快速重新生长皮肤。这种方法在烧伤的治疗中特别有用,并且已经是被美国陆军用于发展。3D BioPlinting公司有机沃也在一种叫做EPISKIN的皮肤组织合作,与化妆品公司L 'Oréal合作。
直接3D细胞打印人体皮肤功能transwell系统本文讨论的是在网上发表的 那 金秉秀、李正燮、高歌、赵东宇。
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特征性图像:人体皮肤结构。在GitHub上通过Philschatz的解剖学书