新加坡的研究人員設(shè)計了一種新的控制3D生物打印人體皮膚色素沉著的方法。 這項研究可能會導(dǎo)致更逼真的捏造皮膚嫁接，毒理學(xué)和化學(xué)測試。

目前，三維生物打印代表了一個非常有效的（如果還是探索性的）工程皮膚構(gòu)造的各種任務(wù)的方式：皮膚修復(fù)和嫁接，毒理學(xué)和化學(xué)測試，僅舉幾例。

但是，印刷的皮膚并不完美。它通常缺乏像色素沉著，汗腺或毛囊這樣復(fù)雜的特征，因此看起來或行為都不像真實的東西。對于所有應(yīng)用來說，這不是一個問題，但是對于像人類皮膚移植那樣的使用，它可能是一個快樂的病人和一個失望的病人之間的區(qū)別。

A * STAR的新加坡制造技術(shù)研究所（SIMTech）和新加坡南洋理工大學(xué)3D打印中心（SC3DP）的研究人員在一項可能成為皮膚生物打印重大新聞的研究項目中，已經(jīng)使用3D打印技術(shù)來控制黑色素的分布在仿生組織基質(zhì)上產(chǎn)生皮膚細(xì)胞（黑素細(xì)胞）。結(jié)果是數(shù)字制造的皮膚比以往任何時候都更加人性化。

“3D打印技術(shù)是精確沉積生物材料和活細(xì)胞的重要平臺，可以大量生產(chǎn)仿生皮膚，具有很高的可重復(fù)性”，主要作者Wei Long Ng解釋道。 “但是，經(jīng)常看到不均勻的皮膚色素沉著，這仍然是一個亟待解決的巨大挑戰(zhàn)。我們這個項目的目標(biāo)是用這種方法來證明制造具有均勻皮膚色素沉著的3D體外著色人體皮膚構(gòu)建體的可行性。

那么它是如何工作的？這些研究人員是如何使用3D生物打印機設(shè)計出逼真的皮膚色素沉著？研究人員說，這個秘密是使用不少于三種不同類型的皮膚細(xì)胞 - 角質(zhì)形成細(xì)胞，黑色素細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，同時采用“按需滴落”的方法進行生物打印，這個方法由兩個不同的階段組成。

生物打印兩步法的兩個步驟是：制造與皮膚真皮區(qū)非常相似的分層的多孔膠原基結(jié)構(gòu)，并將表皮細(xì)胞如角質(zhì)形成細(xì)胞和黑素細(xì)胞沉積在這些皮膚構(gòu)建物的預(yù)定位置上。

這兩個階段一起導(dǎo)致了3D體外著色的人類皮膚構(gòu)建體，研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以使用這種生物打印方法以更精確的方式分布活細(xì)胞。 Wei Long說：“當(dāng)我們將三維生物打印的皮膚結(jié)構(gòu)與使用手工鑄造方法制造的皮膚結(jié)構(gòu)進行比較時，我們發(fā)現(xiàn)兩種制造方法有兩個不同的區(qū)別。

第一個差異是真皮區(qū)域頂部的細(xì)胞分布，第二個是真皮區(qū)域內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)。 Wei Long補充說，與手工澆鑄方法相比，兩步生物打印方法“能夠以高度可控的方式實現(xiàn)印刷電池的標(biāo)準(zhǔn)化分布”。

3D生物打印過程還有其他優(yōu)勢。據(jù)新加坡研究人員介紹，兩步法可以讓科學(xué)家操縱三維膠原 - 成纖維細(xì)胞基質(zhì)中的孔徑，讓他們建立在正常皮膚中看到的那種層次多孔結(jié)構(gòu)。研究人員說，使用手動鑄造方法要實現(xiàn)這一點要困難得多。

最終，由于它可以產(chǎn)生復(fù)雜的皮膚結(jié)構(gòu)，這種生物打印的發(fā)展的用途可以是多方面的。能夠3D打印具有正確色素沉著的皮膚移植物是一個巨大的成就，因為它可以允許外科醫(yī)生用高水平的視覺微妙來修復(fù)傷口。但是新的方法也可以用來制造用于藥物測試和細(xì)胞生物學(xué)研究的皮膚結(jié)構(gòu)等等。

這項研究已經(jīng)發(fā)表在一篇研究論文“3D著色人體皮膚結(jié)構(gòu)的生物打印”上，該文章已經(jīng)發(fā)表在Biofabrication雜志上。其他作者是Jovina Tan Zhi Qi，Wai Yee Yeong和May Win Naing。

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