利用原代细胞和3D生物打印技术打印皮肤组织模型

摘要

为了提高体外皮肤组织模型的物理相关性和可翻译性，增强其结构复杂性是非常重要的。通过使用3D生物打印技术和合适的生物墨水，可以调节zhen皮和表皮的结构并将细胞和材料精确地沉积在所需的位置。在本研究中，使用BIO X生物打印全厚度皮肤组织模型。zhen皮使用原代zhen皮成纤维细胞嵌入GelXA skin bioink进行生物打印，表皮含有高浓度角质形成细胞嵌入ColMA，沉积在zhen皮顶部。皮肤模型总共培养了14天，在开始气液界面培养的第6天和培养的第14天结束时收集了样品。第1类人胶原蛋白（角蛋白14）的免疫荧光染色，角蛋白10和丝蛋白表明，所有标记物的表达均随时间增加。zhen皮中的胶原蛋白网络得到加强，并且表皮中的角质形成细胞明显地自我重组：随着大量的丝聚蛋白向表皮的外层移动，在角质形成细胞中角质蛋白10急剧增加。这些结果表明，强健的皮肤组织模型可以通过3D生物打印来创建，从而验证了该技术在该领域的适用性。

引言

皮肤是我们与外部环境的DY个也是主要的界面，是极具吸引力的再生器官，并且在过去40年中科学家们对其进行了大量探索（Loai，2019; Tarassoli，2017）。 部分原因是皮肤组织模型的广泛应用领域，从药物筛选到化妆品测试以及伤口愈合研究，部分原因是皮肤组织的组成相对简单，可以分为两层，每层具有一类主要的细胞类型 这种简单构成意味着过去已经建立几个2D模型和培养系统。 但是，这些模型无法完全概括天然皮肤，并且缺乏3D模型提供的空间组织（Loai，2019; Singh，2020; Vijayavenkataraman，2016）。 为了增加物理相关性并增强体外结果与体内条件的可翻译性，迫切需要以3D方式调制皮肤组织模型。

在开发用于构建3D皮肤模型的不同技术中，生物打印制造方法在克服与组织建模有关的挑战方面已显示出广阔的前景（Pati，2016; Singh，2020），由于使研究人员能够精确地模拟所需的结构，并根据需要自由地结合不同的细胞和材料。 关键是要使用合适的基质配方，以便打印出稳定的三维结构，支持细胞增殖和迁移，同时确保结构的稳定性和机械完整性 (Tarassoli, 2017; Vijayavenkataraman, 2016)。

在3D生物打印中，天然和合成生物材料相结合形成可打印的生物墨水。 天然生物材料的好处是可以减轻环境对细的影响，而合成生物材料具有更好的机械性能（Murphy，2014年）。 3D生物打印中使用的两种最常见的天然生物材料是明胶和胶原蛋白。 胶原蛋白是人体中最丰富的蛋白质，是细胞外基质（ECM）的关键角色，可促进出色的细胞通讯（Kular，2014年）。 但是，纯胶原蛋白很难处理，因为必须将其保持在4°C或酸性以避免固化。