Новая технология 3D-биопечати позволит точно воссоздать кожу со сложными структурами пор

Учёные из Сингапура разработали новый метод борьбы с пигментацией с помощью 3D-печатной кожи. Новая биокожа отличается удивительной реалистичностью, что позволяет эффективно использовать её в различных медицинских, химических, биологических исследованиях и тестах.

new-3d-bioprinting-technique-produces-perfectly-pigmented-skin-complex-pore-structures-1.jpg

В настоящее время 3D-биопечать представляет собой способ проектирования структуры кожи для решения различных задач: лечение и пересадка кожи, токсикология и химическое тестирование, и это лишь некоторые из них. Тем не менее, 3D-печатная кожа, конечно же, не совершенна. Воссоздание пигментации, потовых желез или волосяных фолликулов на коже остаётся для учёных сложной задачей.

В исследовательском проекте, который может стать большим прорывом в мире биотехнологий, специалисты из Сингапурского института технологии производства (SIMTech) AY STAR и Сингапурского центра 3D-печати (SC3DP) в Технологическом университете Наньян использовали 3D-биопринтинг для контроля распределения клеток кожи, производящих меланин (меланоциты), на биомиметическом субстрате ткани. Результатом эксперимента явилось создание кожи, наиболее близкой по функциям к человеческой за всю историю развития науки.

«3D-биопечать - отличная платформа для создания биомиметической кожи высокого качества в больших объемах», - рассказывает ведущий автор исследования Вэй Лонг Нг. - «Искусственно созданная кожа чаще всего имеет неравномерную пигментацию, что является серьёзной проблемой. С помощью нашего исследовательского проекта мы хотели продемонстрировать возможность создания 3D-печатной структуры кожи человека с однородной пигментацией in vitro».

Секрет создания такой биокожи заключается в использовании не менее трех разных типов клеток кожи - кератиноцитов, меланоцитов и фибробластов - и технологии струйной печати «drop on demand», состоящей из двух отдельных этапов: создания иерархических пористых структур на основе коллагена и нанесения эпидермальных клеток (кератиноцитов и меланоцитов) в заранее определенные положения поверх этих конструкций кожи.

new-3d-bioprinting-technique-produces-perfectly-pigmented-skin-complex-pore-structures-2.jpg

Вышеперечисленные процессы приводят к созданию 3D-печатных пигментированных конструкций кожи in vitro, и исследователи обнаружили, что они могут более точно распределять живые клетки с помощью 3D-биопечати. «Когда мы сравнили 3D-печатные образцы биокожи и кожные покровы, изготовленные с помощью метода ручного литья, мы обнаружили два явных отличия между двумя подходами к изготовлению», - говорит Вэй Лонг.

Одним из отличий является распределение клеток поверх кожных областей, а вторым - микроструктуры внутри дермальных областей. Вэй Лонг добавил, что двухступенчатый подход к биопринтингу «позволяет контролировать и стандартизовать распределение 3D-печатных клеток, в отличие от метода ручного литья».

Существуют и другие преимущества процесса 3D-биопечати. По мнению исследователей из Сингапура, двухэтапная процедура даёт возможность манипулировать размерами пор в трехмерных матрицах коллагеновых фибробластов, позволяя им создавать вид иерархических пористых структур, наблюдаемых при нормальной коже. Учёные утверждают, что при использовании метода ручного литья таких результатов достичь значительно труднее.

Возможность 3D-печати кожных трансплантатов с правильной пигментацией является огромным достижением, поскольку биокожа даёт возможность восстанавливать повреждённые участки кожных покровов с высоким уровнем визуальной точности. Новый метод создания структур кожи может так же использоваться для тестирования лекарственных средств и исследований клеточной биологии.

Научная работа, посвящённая созданию биокожи, получила название «3D-биопечать пигментированных структур кожи человека» и была опубликована в журнале Biofabrication. Соавторами исследования являются Йовина Тан Чжи Ци, Вай Йе Йонг и Май Вин Наин.

Источник

Поделиться: