供稿人:焦天 連芩 發(fā)布日期：2018-05-09
3D皮膚打印主要致力于治療皮膚的大面積燒傷/創(chuàng)傷、藥物篩選和化妝品測試。3D皮膚打印的關鍵在于精確控制多種細胞在空間上的均勻分布，模仿天然皮膚組織的結構和功能。目前皮膚打印主要有三種方式：擠壓打印、噴墨打印、激光打印。單一的打印方式受到各自技術缺點的限制，不能準確模仿天然皮膚的復雜性和功能性，且打印好的皮膚組織培養(yǎng)過程中需要用transwell培養(yǎng)皿提供氣-液界面的培養(yǎng)環(huán)境，該過程增加了培養(yǎng)的成本和工作量。
韓國浦項科技大學Kim等人使用擠壓和噴墨混合打印方式，打印了包含transwell結構的全層皮膚模型（圖1）。打印的皮膚組織比傳統(tǒng)方式打印的皮膚組織更接近天然皮膚，組織培養(yǎng)所需的成本減少了98%，培養(yǎng)液用量減少了90%。
圖1 帶有transwell結構的皮膚模型
浦項科技大學的研究者們首先采用擠壓打印的方式構建transwell結構和皮膚的真皮層。PCL顆粒加熱后由擠壓噴頭擠出，打印PCL網格，之后由另外一個擠壓噴頭向網格中擠壓濃度25%的明膠墨水，明膠作為犧牲材料用于結構前期的支撐。逐層的打印PCL和明膠，構建厚度3.5mm的transwell結構。接下來在打印好的transwell結構上方采用擠壓方式打印成纖維細胞和2%的膠原溶液混合墨水，構建皮膚的真皮層，并且在真皮層的周圍擠壓打印PCL邊框，用于固定真皮層，減少真皮層的收縮。然后采用噴墨打印的方式將混合了膠原和角質細胞的墨水均勻的打印在真皮層上，構建皮膚的表皮層。最后將打印的組織浸泡于DMEM/F12（3:1）的共培養(yǎng)液中。培養(yǎng)三天后采用37℃的PBS溶液沖洗掉PCL網格中的明膠，之后采用氣-液界面培養(yǎng)的方式培養(yǎng)14天。
圖2 皮膚組織氣-液界面培養(yǎng)
在14天的組織培養(yǎng)后，觀察到成纖維細胞在真皮層鋪展，表皮層厚度與天然皮膚相似，皮膚組織中出現(xiàn)了I型膠原、真皮細胞外基質、外皮蛋白，證明打印的皮膚組織增殖分化能力強。Kim團隊打印的皮膚組織比以往打印的皮膚組織更接近天然皮膚。