歐萊雅3D打印皮膚仿真模型，用于準確測試和皮膚研究

作為美容行業(yè)的巨頭，歐萊雅自 20 世紀 80 年代以來在皮膚研究方面取得了長足進步，從2015 年開始，歐萊雅開始探索生物打印技術。2024年3月，南極熊獲悉，歐萊雅推出了創(chuàng)新的重建皮膚模型，研發(fā)人員使用了特殊的生物打印方法快速、精確地創(chuàng)建類似于天然皮膚的結構。這一突破有望徹底改變歐萊雅等公司測試化妝品和皮膚護理的方式。此外，研究團隊還承諾推進醫(yī)療治療，例如改善傷口愈合和為燒傷患者開發(fā)個性化皮膚移植。



皮膚模型是由歐萊雅高級研究團隊與俄勒岡大學Phil and Penny Knight Campus的Paul Dalton 教授合作開發(fā)的，旨在加速科學影響力。研究成果已經發(fā)表在《Advanced Functional Materials 》雜志上，題目為《First Advanced Bilayer Scaffolds for Tailored Skin Tissue Engineering Produced via Electrospinning and Melt Electrowriting》（《通過靜電紡絲和熔體電寫生產的首個用于定制皮膚組織工程的先進雙層支架》）。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202314757



Dalton實驗室和歐萊雅的研究人員共同開發(fā)了塑料支架，通過精細結構的 3D 打印線網絡模擬細胞外基質。然后，歐萊雅研究人員在這些支架中培養(yǎng)培養(yǎng)細胞以制造人造皮膚，每一層都生長不同的細胞類型。該膜可防止不同層的細胞在發(fā)育時混合。過去的制造方式沒有層次感，通過3D打印技術能夠看起來像真正的皮膚。


△3D 打印機制造極細的線，用于制造新一代人造皮膚

為了制造多孔支架，Dalton 團隊的成員使用了一種稱為熔體電寫(MEW) 的 3D 打印技術。 MEW 使用電場將熔化的打印塑料從噴嘴拉成細線，從而實現對打印的精確控制，該技術可以生產極細的纖維，有些甚至比微米還細，類似于天然皮膚纖維的精致結構。纖維由一種稱為聚己內酯 (PCL) 的塑料材料制成，這種材料安全、可生物降解，能夠用于縫合線和植入物等醫(yī)療應用，這種材料已獲得FDA批準在人體內使用，使實際應用變得更加容易。

支架本質上是 MEW 工藝創(chuàng)建的結構，是皮膚細胞生長形成皮膚組織的基礎。在這個支架上植入真皮細胞后，它會形成一個精確模仿真皮基質的結構。


△用于體外皮膚模型的雙層支架。

研究人員表示，MEW 的優(yōu)勢在于它能夠調整支架的特性——孔隙率、孔隙的大小和排列，以及纖維的布局方式。這種定制確保支架與人類皮膚的復雜結構非常相似，促進適當的細胞排列和功能。這項技術的另一個好處是，它將皮膚重建所需的時間從通常的21至35天減少到18天。

本研究開發(fā)的支架由兩個主要層組成，旨在模仿皮膚的自然結構：
●上層緊密堆積，模擬皮膚的最外層
●下層則更加開放和多孔，類似于皮膚的內部。

這種設計可以真實地再現人體皮膚，這對于準確的測試和研究至關重要。


△工程皮膚模型特寫

支架的獨特之處在于其結構模仿了皮膚的實際特性，通過調整纖維的尺寸和排列，支架可以復制皮膚的紋理和彈性，有助于測試化妝品和藥品的效果。在研究的實驗階段，Dalton的團隊專注于從健康捐贈者身上分離和培養(yǎng)人類皮膚細胞。皮膚樣本取自健康個體，特別是接受整形手術的歐洲白種人受試者的乳腺皮膚外植體（取出一小部分組織用于研究）。這些外植體提供了分離皮膚細胞（例如成纖維細胞和角質形成細胞）的主要材料。

研究人員利用 MEW 構建了一個支架，使這些細胞能夠生長和相互作用，為皮膚模型奠定了結構化的基礎。這種精心設計的支架可以復制人體皮膚的實際結構和功能，在實驗的成功中發(fā)揮了至關重要的作用。測試了不同的條件，例如細胞生長的持續(xù)時間和維生素 C 的添加，以進一步完善模型。以反映人類皮膚的皮膚模型為目標，以改進產品測試和皮膚健康研究的方式。

歐萊雅目前使用這種人造皮膚來測試化妝品和護膚品，未來，道爾頓的團隊和歐萊雅研究人員計劃探索皮膚組織工程中底層支架的其他潛在用途，例如治愈糖尿病足潰瘍和為燒傷患者制造皮膚移植物。除了皮膚之外，Dalton團隊開發(fā)的支架還可以支持多種生物醫(yī)學應用，例如幫助受損神經再生的人造血管和結構。

Dalton說：“人造皮膚的設計至關重要，并且可以得到更廣泛的應用，世界上有很多疾病和傷害尚未得到解決，因此擁有一個額外的工具來嘗試解決這些問題非常有價值。此外，這種先進的皮膚模型代表了向更加道德和人道的研究方法的重大轉變，遠離了傳統(tǒng)的動物測試“。這一變化符合歐萊雅在研發(fā)過程中消除動物測試的承諾，該公司于 1989 年正式停止對其成品進行動物測試，并于 2013 年停止對動物進行成分測試，在替代測試方法和支持零殘忍美容研究方面處于領先地位。