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(guān)鍵在于精確控制多種細(xì)胞在空間上的均勻分布，模仿天然皮膚組織的結(jié)構(gòu)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(shù)缺點(diǎn)的限制，不能準(zhǔn)確模仿天然皮膚的復(fù)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(xiàng)科技大學(xué)Kim等人使用擠壓和噴墨混合打印方式，打印了包含transwell結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的皮膚模型
浦項(xiàng)科技大學(xué)的研究者們首先采用擠壓打印的方式構(gòu)建transwell結(jié)構(gòu)和皮膚的真皮層。PCL顆粒加熱后由擠壓噴頭擠出，打印PCL網(wǎng)格，之后由另外一個(gè)擠壓噴頭向網(wǎng)格中擠壓濃度25%的明膠墨水，明膠作為犧牲材料用于結(jié)構(gòu)前期的支撐。逐層的打印PCL和明膠，構(gòu)建厚度3.5mm的transwell結(jié)構(gòu)。接下來在打印好的transwell結(jié)構(gòu)上方采用擠壓方式打印成纖維細(xì)胞和2%的膠原溶液混合墨水，構(gòu)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(zhì)細(xì)胞的墨水均勻的打印在真皮層上，構(gòu)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(wǎng)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(xì)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(xì)胞外基質(zhì)、外皮蛋白，證明打印的皮膚組織增殖分化能力強(qiáng)。Kim團(tuán)隊(duì)打印的皮膚組織比以往打印的皮膚組織更接近天然皮膚。