2023年11月19日,南極熊獲悉,來自倫斯勒理工學(xué)院(RPI)的研究團(tuán)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(biāo)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。
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2023-11-19 21:21 上傳
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(xué)進(jìn)展》雜志上,在再生醫(yī)學(xué)和藥物測試方面具有潛在的應(yīng)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。
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RPI化學(xué)和生物工程副教授、倫斯勒大學(xué)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(fù)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(xué)科研究中心領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。使用人類來源的細(xì)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(xì)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(chǔ)上!
當(dāng)談到設(shè)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(xì)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(xué)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(jìn)行的。
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負(fù)責(zé)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(fù)雜性將為我們提供更多關(guān)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(xué)獲得了博士學(xué)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(jìn)行皮膚測試。
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Pankaj Karande(左)和Carolina Catarino(右)。照片來源:RPI
Shirley Ann Jackson 生物技術(shù)和跨學(xué)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(tuán)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(xué)院院長 Shekhar Garde 說:“Karande 的工作是 RPI 研究人員在工程和生命科學(xué)領(lǐng)域取得的進(jìn)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(lǐng)域正在開啟令人興奮的機(jī)遇,這在過去是難以想象的!
研究人員利用適合細(xì)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(xué)家們首先讓皮膚和毛囊細(xì)胞樣本在實驗室中分裂和繁殖,直到有足夠的可打印細(xì)胞。接下來,研究人員將每種類型的細(xì)胞與蛋白質(zhì)和其他材料混合,以創(chuàng)建打印機(jī)中使用的“生物墨水”。打印機(jī)使用極細(xì)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(xì)胞的通道。隨著時間的推移,皮膚細(xì)胞遷移到毛細(xì)胞周圍的這些通道——反映真實皮膚中存在的毛囊結(jié)構(gòu)。
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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(biāo)是延長這一時期,進(jìn)而讓毛囊進(jìn)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。
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