体外3D打印血管化全层皮肤组织模型

供稿人:顾恒，连芩

韩国浦项科技大学机械工程学院Byoung Soo Kim等人提出一种新的皮肤打印策略。研究人员在自行设计的多功能生物3D打印平台上，利用喷墨和挤出打印两种工艺构建了包含表皮、真皮和皮下组织的体外全层皮肤模型，在该模型真皮层和皮下组织的交界处含有内皮化且可灌注的血管（如图1所示）。

图1 全层皮肤组织模型

血管化全层皮肤的打印过程主要分为四步（如图2所示）。首先，利用PCL挤出打印类似Transwell的结构，在表面均匀地覆盖明胶基墨水；随后挤出打印PCL网格结构并在四周形成“围墙”；然后，逐层挤出打印皮下组织层、血管、真皮层，喷墨打印表皮层；最后，灌流血管并添加混合培养基促进皮肤成熟。其中，PCL起到支撑材料、减小模型收缩、形成气液培养界面的作用。

图2全层皮肤组织模型打印流程

值得注意的是，为了保证良好的生物相容性，在打印血管时，研究人员放弃通常使用同轴喷头，转而利用低温预固化明胶-纤维蛋白原实心圆管，后用凝血酶喷洒表面提高其强度，最后升高温度使内部材料流出的方法形成空腔。灌流实验证明了该方案的可行性，HE染色发现内皮细胞成熟后形成圆环状结构，大分子渗透实验证明了打印后内皮化的血管具有选择渗透性，具有实际血管的特定功能。

图3 打印血管灌注实验（上）、内皮细胞成熟后环状结构（中） 大分子物质的渗透试验（下）

在多种混合培养液的共同作用下，通过细胞功能表达标志物的检测，证明了与只含有表皮层和真皮层的皮肤模型相比，血管化的全层皮肤组织模型具有与实际皮肤更接近的复杂结构和完整功能，其细胞功能标记物的表达更为充分。

研究人员目前正通过与其他皮肤相关的细胞，如黑素细胞、毛囊、汗腺等结合，进一步接近原生人类皮肤的复杂性；也希望这个血管化的全层皮肤模型可以为病理研究提供正确的依据。

参考文献：
B. S. Kim, G. Gao, J. Y. Kim, D.‐W. Cho. 3D Cell Printing of Perfusable Vascularized Human SkinEquivalent Composed of Epidermis, Dermis, and Hypodermisfor Better Structural Recapitulation of Native Skin[J]. Adv. Healthcare Mater,2018,1801019

供稿人:顾恒，连芩 供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室