数字光处理打印药理病理研究的皮肤损伤模型

供稿人：焦天、连芩
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

来源：中国机械工程学会增材制造技术（3D打印）分会

随着生物3D打印技术的发展，越来越多的3D打印皮肤被开发出来用于创伤修复、药理和病理测试等研究，然而，目前构建的多层皮肤仍无法实现神经血管系统的生理复合，极大地限制了3D打印皮肤的进一步应用。

最近，韩国翰林大学Kyu Young Choi等人提出一种用于药理和病理研究的皮肤创伤模型，并采用了高精度的数字光处理方法进行了皮肤创伤模型的制造。

该团队首先进行了打印墨水的开发，制备了甲基丙烯酸丝素蛋白（Silk-GMA）和甲基丙烯酸丝素蛋白明胶（Gel-GMA），将两种物质混合制备了包含15%（w/v）Gel-GMA和5%（w/v）Silk-GMA的混合墨水（15G5S墨水），混合墨水打印的水凝胶表现出优异的力学性能和生物相容性，将该混合墨水混合光引发剂（LAP），在分别与角质形成细胞（NHEK）、成纤维细胞（HDF）和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）混合制备了打印多层皮肤的生物墨水。然后打印了多层皮肤模型（图1B上）和多层皮肤损伤模型（图1B下）。最后通过对多层皮肤模型的体外培养实现了角质细胞分化和血管的再生。进一步对多层皮肤损伤模型进行了药理研究，施加表皮生长因子皮肤损伤模型表现出更快的愈合速度和血管再生效果。证明了制造的皮肤损伤模型具备神经血管系统复合的效果，可以对生长因子的刺激做出明显的响应。

图1 用于皮瓣再生的微流体3D打印动态响应支架示意图

采用Silk-GMA和Gel-GMA混合生物墨水制造的人造皮肤模型为细胞增殖和血管化提供了合适的3D环境，打印的人造皮肤表现出优异的机械稳定性和生长因子响应能力，并且通过对DLP打印参数进行简单的调整即可获得不同厚度的皮肤模型，便于适应不同的药理、病理测试场景。该团队提出的皮肤打印墨水和打印方法为未来在皮肤组织工程、药物开发、化妆品测试和伤口愈合机制等方面提供了一个新的平台。

参考文献：
Choi K Y, Ajiteru O, Hong H, et al. A digital light processing 3D-printed artificial skin model and full-thickness wound models using silk fibroin bioink[J]. Acta Biomaterialia, 2023, 164:159-174.https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.04.034