RPI 科學家在皮膚組織中3D打印毛囊，有望應用于再生醫(yī)學和藥物測試

2023年11月19日，南極熊獲悉，來自倫斯勒理工學院（RPI）的研究團隊使用3D打印技術(shù)在實驗室培養(yǎng)的人體皮膚組織中成功制造毛囊結(jié)構(gòu)。這標志著研究人員首次使用該技術(shù)來生成毛囊，毛囊在皮膚愈合和功能中發(fā)揮著重要作用。

這一發(fā)現(xiàn)以題為“Incorporation of hair follicles in3D bioprinted models of human skin”的論文被發(fā)表在《科學進展》雜志上，在再生醫(yī)學和藥物測試方面具有潛在的應用前景，盡管工程化的皮膚移植來長出頭發(fā)還需要幾年的時間。

相關論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0297

RPI化學和生物工程副教授、倫斯勒大學雪莉·安·杰克遜博士成員 PankajKarande 博士說：“我們的工作是一個概念驗證，即可以使用 3D 生物打印以高精度、可重復的方式創(chuàng)建毛囊結(jié)構(gòu)。需要這種自動化過程來使未來的皮膚生物制造成為可能。生物技術(shù)和跨學科研究中心領導了這項研究。使用人類來源的細胞重建毛囊歷來都是一個挑戰(zhàn)。一些研究表明，如果這些細胞在三維環(huán)境中培養(yǎng)，它們有可能產(chǎn)生新的毛囊或毛干，我們的研究建立在這項工作的基礎上�！�

當談到設計人類皮膚時，頭發(fā)乍一看似乎是多余的。然而，毛囊非常重要，因為它們會產(chǎn)生汗水，幫助調(diào)節(jié)體溫，并且含有幫助皮膚愈合的干細胞。毛囊也是外用藥物和化妝品的入口點，使其成為皮膚病學測試的重要組成部分。然而，如今，初步的安全測試是在缺乏毛囊的工程皮膚組織上進行的。

負責這項研究的第一作者 Carolina Catarino 博士說：“目前的人工皮膚模型（模仿人類皮膚的工程結(jié)構(gòu)）非常簡單。通過添加毛囊來增加其復雜性將為我們提供更多關于皮膚如何與局部產(chǎn)品相互作用的信息。”

Catarino在倫斯勒大學獲得了博士學位，現(xiàn)在是一名開發(fā)新產(chǎn)品的研究人員。她在祖國巴西的一家化妝品公司 Grupo Boticário 進行皮膚測試。

Pankaj Karande（左）和Carolina Catarino（右）。照片來源：RPI

Shirley Ann Jackson 生物技術(shù)和跨學科研究中心主任 Deepak Vashishth 博士說：“Karande博士的實驗室處于皮膚組織工程的最前沿。該團隊已經(jīng)成功地打印了帶有功能性血管的皮膚，這項最新研究是在開發(fā)和探索燒傷、其他皮膚病更好治療方法的道路上邁出了令人興奮的一步。“

倫斯勒工程學院院長 Shekhar Garde 說：“Karande 的工作是 RPI 研究人員在工程和生命科學領域取得的進步對人類健康產(chǎn)生影響的一個很好的例子。將多通道 3D 打印引入生物領域正在開啟令人興奮的機遇，這在過去是難以想象的。”

研究人員利用適合細胞水平打印的 3D 打印技術(shù)創(chuàng)建了帶有毛囊的皮膚�？茖W家們首先讓皮膚和毛囊細胞樣本在實驗室中分裂和繁殖，直到有足夠的可打印細胞。接下來，研究人員將每種類型的細胞與蛋白質(zhì)和其他材料混合，以創(chuàng)建打印機中使用的“生物墨水”。打印機使用極細的噴嘴沉積生物墨水，逐層構(gòu)建皮膚，同時還創(chuàng)建用于沉積毛細胞的通道。隨著時間的推移，皮膚細胞遷移到毛細胞周圍的這些通道——反映真實皮膚中存在的毛囊結(jié)構(gòu)。

目前，這些組織的壽命只有兩到三周，這不足以讓毛干發(fā)育。RPI研究小組未來的工作目標是延長這一時期，進而讓毛囊進一步成熟，并為它們在藥物測試和皮膚移植中的使用鋪平道路。