3D-печатная имитация кожи с живыми клетками может заменить тестирование на животных

Директива 2010/63/EU установила ограничения на тестирование косметики и её ингредиентов на животных в ЕС. Это стимулировало активный поиск альтернатив для проверки абсорбции и токсичности наночастиц из косметики, например, солнцезащитных кремов.

Исследователи из Технологического университета Граца (TU Graz, Австрия) и Технологического института Веллора (VIT, Индия) разрабатывают имитации кожи, которые воспроизводят нативную трёхслойную структуру ткани и биомеханику человеческой кожи. Такие имитации можно производить с помощью 3D-печати из гидрогелевых составов, печатаемых вместе с живыми клетками.

Работа опубликована в журнале STAR Protocols.

Гидрогели, в которых клетки кожи выживают и растут

«Гидрогели для нашей имитации кожи из 3D-принтера должны соответствовать ряду требований, — говорит Карин Стана Клайншек из Института химии и технологий биосистем. — Они должны взаимодействовать с живыми клетками кожи. Эти клетки не только должны выживать, но и иметь возможность расти и размножаться».

Основой для стабильных и пригодных к 3D-печати структур служат составы гидрогелей, разработанные в TU Graz. Гидрогели характеризуются высоким содержанием воды, что создаёт идеальные условия для интеграции и роста клеток. Однако высокое содержание воды также требует методов механической и химической стабилизации 3D-отпечатков.

В TU Graz интенсивно работают над методами сшивания для стабилизации. В идеале, следуя примеру природы, сшивание происходит в очень мягких условиях без использования цитотоксичных химикатов.

После успешной стабилизации партнёры по сотрудничеству в Индии тестируют устойчивость и токсичность 3D-отпечатков в клеточной культуре. Только когда клетки кожи в гидрогеле выживают в культуре две-три недели и формируют кожную ткань, можно говорить об имитации кожи. Затем эту имитацию можно использовать для дальнейших клеточных тестов косметики.

Первые тесты 3D-печатных гидрогелей в клеточной культуре были очень успешными. Сшитые материалы нецитотоксичны и механически стабильны.

«На следующем этапе 3D-печатные модели (имитации кожи) будут использованы для тестирования наночастиц», — говорит Клайншек.

«Это успех комплементарных исследований TU Graz и VIT. Наш многолетний опыт в области исследования материалов для имитации тканей и экспертиза VIT в молекулярной и клеточной биологии идеально дополнили друг друга. Мы совместно работаем над дальнейшей оптимизацией гидрогелевых составов и проверкой их полезности в качестве замены опытам на животных».