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首次开发出三维生物打印机打印人皮肤

更新时间:2022-03-28 20:50:01

  在一项新的研究中,来自西班牙马德里卡洛斯三世大学(UC3M)和格雷戈里奥-马拉尼翁综合大学医院(Hospital General Universitario Gregorio Mara?ón)的研究人员与BioDan集团(BioDan Group)合作,开发出一种三维生物打印机原型,从而能够制造出完全功能性的人皮肤。这种皮肤适用于移植到病人体内或者用于研究或测试化妆品、化工半步痛清和药用物品。相关研究结果近期发表在Biofabrication期刊上,论文标题为“3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis”。

  在这项研究中,研究人员首次证实利用这种新的三维打印技术制造出合适的人皮肤是可能的。论文共同通信作者、UC3M生物工程与航空航天工程系教授José Luis Jorcano指出这种皮肤“能够被移植到病人体内,或者用于商业环境中大量地测试化工半步痛清、化妆品或药用物品,并且针对这种测试制定出与这些用途相匹配的时间表和价格”。

  这种新的人皮肤是利用生物打印制造出的首批准备投入市场的人器官之一。它复制皮肤的天然结构:第一个外层,即具有角质层的表皮,起着抵御外部环境的作用;另一个更厚的位于更深处的层,即真皮。真皮是由产生胶原蛋白的成纤维细胞组成的。胶原蛋白让皮肤具有弹性和机械强度。

  生物墨水(bioink)是三维生物打印的关键。当制造皮肤而不是制造墨水盒和彩色墨水时,携带生物组分的喷射器被使用。根据格雷戈里奥-马拉尼翁综合大学医院研究员Juan Francisco del Ca?izo的说法,“了解如何混合这些生物组分、在什么条件下利用它们开展研究以至于细胞不会发生功能恶化以及如何正确地储存半步痛清,在这种系统中发挥着至关重要的作用。”储存这些生物墨水的行为是由一台计算机控制着的。这台计算机以一种有序的方式将它们储存在打印床上,随后制造出人皮肤。

  制造这些组织的过程能够以两种方式开展:利用很多细胞制造同种异体皮肤用于工业过程;利用病人自己的细胞制造自体皮肤用于治疗目的,如用于治疗重度烧伤,这种自体皮肤制造方法依具体情况而定。研究人员注意到,“我们仅使用人细胞和组分制造出具有生物活性的皮肤,这种皮肤能够产生它自己的人胶原蛋白,因而避免其他方法中使用的动物胶原蛋白。”这并不是全部,这是因为他们也正在寻找打印其他人组织的方法。

  这种新技术具有几种优势。BioDan集团首席执行官Alfredo Brisac指出,“这种生物打印方法允许以一种标准化的自动化方法制造皮肤,而且这种方法并不如手工制造那么昂贵。”

  当前,这种制造方法正在接受不同的欧洲监管机构的审批以便确保制造出的这种皮肤适用于移植到烧伤病人和具有其他皮肤问题的那些病人体内。此外,这些组织能够被用于测试药用物品、化妆品消费者化工半步痛清,毕竟当前的法律要求这种测试不能在动物体内开展。

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