Воссоздана пигментация человеческой кожи с помощью 3D-биопринтера

Исследователи из Сингапурского института технологий производства (SIMTech) A*STAR и Сингапурского центра 3D-печати (SC3DP) Наньянского технологического университета разработали новый метод контроля пигментации в искусственно созданной человеческой коже.

В статье, опубликованной сегодня в журнале Biofabrication, команда демонстрирует, как с помощью 3D-биопечати можно контролировать распределение продуцирующих меланин клеток кожи (меланоцитов) на биомиметическом тканевом субстрате для получения пигментации, подобной человеческой.

Современные инженерные кожные конструкции успешно используются для восстановления и пересадки кожи, токсикологических и химических испытаний, но им не хватает сложных черт, таких как пигментация кожи, потовые железы или волосяные фолликулы.

Ведущий автор Вэй Лонг Нг стремился преодолеть эти трудности в совместном проекте, инициированном Мэй Вин Наинг из SIMTech и Вай Йи Йонг из SC3DP. Вэй Лонг заявил: «3D-биопечать — это отличная платформа для точного нанесения биоматериалов и живых клеток для создания биомиметической кожи в больших объемах с высокой воспроизводимостью. Однако часто наблюдается неравномерная пигментация кожи, и это остается огромной проблемой, которую предстоит решить. Наша цель в этом проекте — использовать этот метод, чтобы продемонстрировать возможность создания 3D in vitro пигментированных конструкций человеческой кожи с равномерной пигментацией».

Для создания пигментированных кожных конструкций команда использовала три различных типа клеток кожи — кератиноциты, меланоциты и фибробласты — и двухэтапный метод биопечати «по запросу».

Вэй Лонг Нг объяснил: «Двухэтапная стратегия биопечати включает изготовление иерархических пористых структур на основе коллагена (которые тесно напоминают дермальный слой кожи) и нанесение клеток эпидермиса, таких как кератиноциты и меланоциты, в заранее заданные позиции поверх биомиметических дермальных кожных конструкций для создания 3D in vitro пигментированных конструкций человеческой кожи».

«Сравнивая 3D-бионапечатанные кожные конструкции с теми, что были сделаны с помощью метода ручного литья, мы обнаружили два явных различия между двумя подходами к изготовлению — распределение клеток на поверхности дермальных областей и микроструктуры внутри дермальных областей. Двухэтапная стратегия биопечати позволяет стандартизировать распределение напечатанных клеток высококонтролируемым образом по сравнению с подходом ручного литья».

Он добавил: «Кроме того, технология биопечати позволяет манипулировать размерами пор в 3D-матрицах коллаген-фибробласт для создания иерархических пористых структур, которые четко видны в нативных тканях кожи. В то же время настройка микроструктуры кожи в 3D-матрицах коллаген-фибробласт с использованием подхода ручного литья чрезвычайно сложна».

Помимо потенциала для производства кожных трансплантатов с корректировкой пигмента, метод 3D-биопечати команды также может быть использован для разработки кожных конструкций для токсикологических испытаний и фундаментальных исследований клеточной биологии.