RPI 科学家在皮肤组织中3D打印毛囊，有望应用于再生医学和药物测试

2023年11月19日，来自伦斯勒理工学院（RPI）的研究团队使用3D打印技术在实验室培养的人体皮肤组织中成功制造毛囊结构。这标志着研究人员首次使用该技术来生成毛囊，毛囊在皮肤愈合和功能中发挥着重要作用。

这一发现以题为“Incorporation of hair follicles in3D bioprinted models of human skin”的论文被发表在《科学进展》杂志上，在再生医学和药物测试方面具有潜在的应用前景，尽管工程化的皮肤移植来长出头发还需要几年的时间。

相关论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0297

RPI化学和生物工程副教授、伦斯勒大学雪莉·安·杰克逊博士成员 PankajKarande 博士说：“我们的工作是一个概念验证，即可以使用 3D 生物打印以高精度、可重复的方式创建毛囊结构。需要这种自动化过程来使未来的皮肤生物制造成为可能。生物技术和跨学科研究中心领导了这项研究。使用人类来源的细胞重建毛囊历来都是一个挑战。一些研究表明，如果这些细胞在三维环境中培养，它们有可能产生新的毛囊或毛干，我们的研究建立在这项工作的基础上。”

当谈到设计人类皮肤时，头发乍一看似乎是多余的。然而，毛囊非常重要，因为它们会产生汗水，帮助调节体温，并且含有帮助皮肤愈合的干细胞。毛囊也是外用药物和化妆品的入口点，使其成为皮肤病学测试的重要组成部分。然而，如今，初步的安全测试是在缺乏毛囊的工程皮肤组织上进行的。

负责这项研究的第一作者 Carolina Catarino 博士说：“目前的人工皮肤模型（模仿人类皮肤的工程结构）非常简单。通过添加毛囊来增加其复杂性将为我们提供更多关于皮肤如何与局部产品相互作用的信息。”

Catarino在伦斯勒大学获得了博士学位，现在是一名开发新产品的研究人员。她在祖国巴西的一家化妆品公司 Grupo Boticário 进行皮肤测试。

Pankaj Karande（左）和Carolina Catarino（右）。照片来源：RPI

Shirley Ann Jackson 生物技术和跨学科研究中心主任 Deepak Vashishth 博士说：“Karande博士的实验室处于皮肤组织工程的最前沿。该团队已经成功地打印了带有功能性血管的皮肤，这项最新研究是在开发和探索烧伤、其他皮肤病更好治疗方法的道路上迈出了令人兴奋的一步。“

伦斯勒工程学院院长 Shekhar Garde 说：“Karande 的工作是 RPI 研究人员在工程和生命科学领域取得的进步对人类健康产生影响的一个很好的例子。将多通道 3D 打印引入生物领域正在开启令人兴奋的机遇，这在过去是难以想象的。”

研究人员利用适合细胞水平打印的 3D 打印技术创建了带有毛囊的皮肤。科学家们首先让皮肤和毛囊细胞样本在实验室中分裂和繁殖，直到有足够的可打印细胞。接下来，研究人员将每种类型的细胞与蛋白质和其他材料混合，以创建打印机中使用的“生物墨水”。打印机使用极细的喷嘴沉积生物墨水，逐层构建皮肤，同时还创建用于沉积毛细胞的通道。随着时间的推移，皮肤细胞迁移到毛细胞周围的这些通道——反映真实皮肤中存在的毛囊结构。

目前，这些组织的寿命只有两到三周，这不足以让毛干发育。RPI研究小组未来的工作目标是延长这一时期，进而让毛囊进一步成熟，并为它们在药物测试和皮肤移植中的使用铺平道路。