數(shù)字光處理打印藥理病理研究的皮膚損傷模型

供稿人：焦天、連芩
供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

來源：中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)增材制造技術(shù)（3D打�。┓謺�(huì)

隨著生物3D打印技術(shù)的發(fā)展，越來越多的3D打印皮膚被開發(fā)出來用于創(chuàng)傷修復(fù)、藥理和病理測(cè)試等研究，然而，目前構(gòu)建的多層皮膚仍無法實(shí)現(xiàn)神經(jīng)血管系統(tǒng)的生理復(fù)合，極大地限制了3D打印皮膚的進(jìn)一步應(yīng)用。

最近，韓國翰林大學(xué)Kyu Young Choi等人提出一種用于藥理和病理研究的皮膚創(chuàng)傷模型，并采用了高精度的數(shù)字光處理方法進(jìn)行了皮膚創(chuàng)傷模型的制造。

該團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行了打印墨水的開發(fā)，制備了甲基丙烯酸絲素蛋白（Silk-GMA）和甲基丙烯酸絲素蛋白明膠（Gel-GMA），將兩種物質(zhì)混合制備了包含15%（w/v）Gel-GMA和5%（w/v）Silk-GMA的混合墨水（15G5S墨水），混合墨水打印的水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和生物相容性，將該混合墨水混合光引發(fā)劑（LAP），在分別與角質(zhì)形成細(xì)胞（NHEK）、成纖維細(xì)胞（HDF）和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）混合制備了打印多層皮膚的生物墨水。然后打印了多層皮膚模型（圖1B上）和多層皮膚損傷模型（圖1B下）。最后通過對(duì)多層皮膚模型的體外培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)了角質(zhì)細(xì)胞分化和血管的再生。進(jìn)一步對(duì)多層皮膚損傷模型進(jìn)行了藥理研究，施加表皮生長因子皮膚損傷模型表現(xiàn)出更快的愈合速度和血管再生效果。證明了制造的皮膚損傷模型具備神經(jīng)血管系統(tǒng)復(fù)合的效果，可以對(duì)生長因子的刺激做出明顯的響應(yīng)。

圖1 用于皮瓣再生的微流體3D打印動(dòng)態(tài)響應(yīng)支架示意圖

采用Silk-GMA和Gel-GMA混合生物墨水制造的人造皮膚模型為細(xì)胞增殖和血管化提供了合適的3D環(huán)境，打印的人造皮膚表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性和生長因子響應(yīng)能力，并且通過對(duì)DLP打印參數(shù)進(jìn)行簡單的調(diào)整即可獲得不同厚度的皮膚模型，便于適應(yīng)不同的藥理、病理測(cè)試場(chǎng)景。該團(tuán)隊(duì)提出的皮膚打印墨水和打印方法為未來在皮膚組織工程、藥物開發(fā)、化妝品測(cè)試和傷口愈合機(jī)制等方面提供了一個(gè)新的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：
Choi K Y, Ajiteru O, Hong H, et al. A digital light processing 3D-printed artificial skin model and full-thickness wound models using silk fibroin bioink[J]. Acta Biomaterialia, 2023, 164:159-174.https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.04.034