格拉茨技術(shù)大學(xué)與VIT合作開(kāi)發(fā)3D打印活細(xì)胞皮膚仿制品

2025年4月7日，南極熊獲悉，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)(TUG) 和印度韋洛爾理工學(xué)院 (VIT) 宣稱，研究人員正在開(kāi)發(fā)一種配備活細(xì)胞的3D打印皮膚模擬物，以便在無(wú)需動(dòng)物試驗(yàn)的情況下測(cè)試化妝品中的納米顆粒。

△由優(yōu)化的水凝膠制成的3D打印結(jié)構(gòu)

根據(jù)歐洲的2010/63/EU動(dòng)物實(shí)驗(yàn)指令規(guī)定，在歐盟境內(nèi)對(duì)化妝品以及成分進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)是有嚴(yán)格受限的。因此，人們正在積極尋找替代方法來(lái)測(cè)試化妝品（如防曬霜）中納米顆粒的吸收和毒性。來(lái)自格拉茨技術(shù)大學(xué)和VIT的研究人員團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)模仿人體皮膚天然三層組織結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)的皮膚仿制品。這種仿制品可以使用3D打印生產(chǎn)，由與活細(xì)胞一起打印的水凝膠配方組成。第一批皮膚模型現(xiàn)已準(zhǔn)備好進(jìn)行納米顆粒測(cè)試。

格拉茨技術(shù)大學(xué)生物基系統(tǒng)化學(xué)與技術(shù)研究所的Karin Stana Kleinschek指出：“制作皮膚仿制品所使用的凝膠必須滿足多項(xiàng)要求。該凝膠需與活體皮膚細(xì)胞兼容，確保這些細(xì)胞不僅能存活，而且能夠生長(zhǎng)和繁殖。”

△帶有人類角質(zhì)形成細(xì)胞的3D打印結(jié)構(gòu)

3D打印水凝膠為細(xì)胞生長(zhǎng)和穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)

格拉茨技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)的水凝膠配方為穩(wěn)定且可3D打印的結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。水凝膠的高含水量為細(xì)胞整合和生長(zhǎng)提供了理想的環(huán)境。然而，這種高含水量也需要對(duì)3D打印進(jìn)行機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定的方法。

格拉茨技術(shù)大學(xué)專注于研究交聯(lián)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)水凝膠的穩(wěn)定。理想的方法是遵循自然規(guī)律，在極為溫和的條件下進(jìn)行交聯(lián)，同時(shí)避免使用任何細(xì)胞毒性化學(xué)物質(zhì)。一旦實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，合作伙伴將對(duì)3D打印出的水凝膠進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)試，以評(píng)估它的抗性和毒性。

△生物3D打印機(jī)利用人體細(xì)胞制造皮膚示意

3D打印人造皮膚研究進(jìn)展

研究表明，當(dāng)水凝膠中的皮膚細(xì)胞能夠在培養(yǎng)環(huán)境中存活兩到三周，并成功發(fā)育成皮膚組織時(shí)，它便可被稱為“皮膚仿制品”。這種仿制品將為化妝品行業(yè)提供一個(gè)新的細(xì)胞測(cè)試平臺(tái)。交聯(lián)材料在細(xì)胞培養(yǎng)中表現(xiàn)出無(wú)細(xì)胞毒性且具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性，標(biāo)志著這一技術(shù)的重大突破。

接下來(lái)，格拉茨技術(shù)大學(xué)與VIT合作將進(jìn)一步優(yōu)化水凝膠配方，并將這些仿制皮膚用于納米粒子測(cè)試。Karin表示：“這一成果是我們多年在組織仿制品材料研究領(lǐng)域積累的專業(yè)知識(shí)與VIT在分子和細(xì)胞生物學(xué)方面專長(zhǎng)的完美結(jié)合�！痹撗芯繄F(tuán)隊(duì)還計(jì)劃驗(yàn)證這些仿制品作為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代品的有效性，為未來(lái)的科學(xué)研究和應(yīng)用提供更多可能性。