欧莱雅3D打印皮肤仿真模型,用于准确测试和皮肤研究

作为美容行业的巨头，欧莱雅自 20 世纪 80 年代以来在皮肤研究方面取得了长足进步，从2015 年开始，欧莱雅开始探索生物打印技术。2024年3月，南极熊获悉，欧莱雅推出了创新的重建皮肤模型，研发人员使用了特殊的生物打印方法快速、精确地创建类似于天然皮肤的结构。这一突破有望彻底改变欧莱雅等公司测试化妆品和皮肤护理的方式。此外，研究团队还承诺推进医疗治疗，例如改善伤口愈合和为烧伤患者开发个性化皮肤移植。



皮肤模型是由欧莱雅高级研究团队与俄勒冈大学Phil and Penny Knight Campus的Paul Dalton 教授合作开发的，旨在加速科学影响力。研究成果已经发表在《Advanced Functional Materials 》杂志上，题目为《First Advanced Bilayer Scaffolds for Tailored Skin Tissue Engineering Produced via Electrospinning and Melt Electrowriting》（《通过静电纺丝和熔体电写生产的首个用于定制皮肤组织工程的先进双层支架》）。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202314757



Dalton实验室和欧莱雅的研究人员共同开发了塑料支架，通过精细结构的 3D 打印线网络模拟细胞外基质。然后，欧莱雅研究人员在这些支架中培养培养细胞以制造人造皮肤，每一层都生长不同的细胞类型。该膜可防止不同层的细胞在发育时混合。过去的制造方式没有层次感，通过3D打印技术能够看起来像真正的皮肤。


△3D 打印机制造极细的线，用于制造新一代人造皮肤

为了制造多孔支架，Dalton 团队的成员使用了一种称为熔体电写(MEW) 的 3D 打印技术。 MEW 使用电场将熔化的打印塑料从喷嘴拉成细线，从而实现对打印的精确控制，该技术可以生产极细的纤维，有些甚至比微米还细，类似于天然皮肤纤维的精致结构。纤维由一种称为聚己内酯 (PCL) 的塑料材料制成，这种材料安全、可生物降解，能够用于缝合线和植入物等医疗应用，这种材料已获得FDA批准在人体内使用，使实际应用变得更加容易。

支架本质上是 MEW 工艺创建的结构，是皮肤细胞生长形成皮肤组织的基础。在这个支架上植入真皮细胞后，它会形成一个精确模仿真皮基质的结构。


△用于体外皮肤模型的双层支架。

研究人员表示，MEW 的优势在于它能够调整支架的特性——孔隙率、孔隙的大小和排列，以及纤维的布局方式。这种定制确保支架与人类皮肤的复杂结构非常相似，促进适当的细胞排列和功能。这项技术的另一个好处是，它将皮肤重建所需的时间从通常的21至35天减少到18天。

本研究开发的支架由两个主要层组成，旨在模仿皮肤的自然结构：
●上层紧密堆积，模拟皮肤的最外层
●下层则更加开放和多孔，类似于皮肤的内部。

这种设计可以真实地再现人体皮肤，这对于准确的测试和研究至关重要。


△工程皮肤模型特写

支架的独特之处在于其结构模仿了皮肤的实际特性，通过调整纤维的尺寸和排列，支架可以复制皮肤的纹理和弹性，有助于测试化妆品和药品的效果。在研究的实验阶段，Dalton的团队专注于从健康捐赠者身上分离和培养人类皮肤细胞。皮肤样本取自健康个体，特别是接受整形手术的欧洲白种人受试者的乳腺皮肤外植体（取出一小部分组织用于研究）。这些外植体提供了分离皮肤细胞（例如成纤维细胞和角质形成细胞）的主要材料。

研究人员利用 MEW 构建了一个支架，使这些细胞能够生长和相互作用，为皮肤模型奠定了结构化的基础。这种精心设计的支架可以复制人体皮肤的实际结构和功能，在实验的成功中发挥了至关重要的作用。测试了不同的条件，例如细胞生长的持续时间和维生素 C 的添加，以进一步完善模型。以反映人类皮肤的皮肤模型为目标，以改进产品测试和皮肤健康研究的方式。

欧莱雅目前使用这种人造皮肤来测试化妆品和护肤品，未来，道尔顿的团队和欧莱雅研究人员计划探索皮肤组织工程中底层支架的其他潜在用途，例如治愈糖尿病足溃疡和为烧伤患者制造皮肤移植物。除了皮肤之外，Dalton团队开发的支架还可以支持多种生物医学应用，例如帮助受损神经再生的人造血管和结构。

Dalton说：“人造皮肤的设计至关重要，并且可以得到更广泛的应用，世界上有很多疾病和伤害尚未得到解决，因此拥有一个额外的工具来尝试解决这些问题非常有价值。此外，这种先进的皮肤模型代表了向更加道德和人道的研究方法的重大转变，远离了传统的动物测试“。这一变化符合欧莱雅在研发过程中消除动物测试的承诺，该公司于 1989 年正式停止对其成品进行动物测试，并于 2013 年停止对动物进行成分测试，在替代测试方法和支持零残忍美容研究方面处于领先地位。

来源：南极熊