格拉茨技術(shù)大學與VIT合作開發(fā)3D打印活細胞皮膚仿制品

2025年4月7日，南極熊獲悉，奧地利格拉茨技術(shù)大學(TUG) 和印度韋洛爾理工學院 (VIT) 宣稱，研究人員正在開發(fā)一種配備活細胞的3D打印皮膚模擬物，以便在無需動物試驗的情況下測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動物實驗指令規(guī)定，在歐盟境內(nèi)對化妝品以及成分進行動物試驗是有嚴格受限的。因此，人們正在積極尋找替代方法來測試化妝品（如防曬霜）中納米顆粒的吸收和毒性。來自格拉茨技術(shù)大學和VIT的研究人員團隊正在開發(fā)模仿人體皮膚天然三層組織結(jié)構(gòu)和生物力學的皮膚仿制品。這種仿制品可以使用3D打印生產(chǎn)，由與活細胞一起打印的水凝膠配方組成。第一批皮膚模型現(xiàn)已準備好進行納米顆粒測試。

格拉茨技術(shù)大學生物基系統(tǒng)化學與技術(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要求。該凝膠需與活體皮膚細胞兼容，確保這些細胞不僅能存活，而且能夠生長和繁殖�！�

△帶有人類角質(zhì)形成細胞的3D打印結(jié)構(gòu)

3D打印水凝膠為細胞生長和穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)

格拉茨技術(shù)大學開發(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胞整合和生長提供了理想的環(huán)境。然而，這種高含水量也需要對3D打印進行機械和化學穩(wěn)定的方法。

格拉茨技術(shù)大學專注于研究交聯(lián)技術(shù)，以實現(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行交聯(lián)，同時避免使用任何細胞毒性化學物質(zhì)。一旦實現(xiàn)穩(wěn)定，合作伙伴將對3D打印出的水凝膠進行細胞培養(yǎng)測試，以評估它的抗性和毒性。

△生物3D打印機利用人體細胞制造皮膚示意

3D打印人造皮膚研究進展

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

接下來，格拉茨技術(shù)大學與VIT合作將進一步優(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)知識與VIT在分子和細胞生物學方面專長的完美結(jié)合�！痹撗芯繄F隊還計劃驗證這些仿制品作為動物實驗替代品的有效性，為未來的科學研究和應用提供更多可能性。