供稿人:焦天 连芩 发布日期：2018-05-09
3D皮肤打印主要致力于治疗皮肤的大面积烧伤/创伤、药物筛选和化妆品测试。3D皮肤打印的关键在于精确控制多种细胞在空间上的均匀分布，模仿天然皮肤组织的结构和功能。目前皮肤打印主要有三种方式：挤压打印、喷墨打印、激光打印。单一的打印方式受到各自技术缺点的限制，不能准确模仿天然皮肤的复杂性和功能性，且打印好的皮肤组织培养过程中需要用transwell培养皿提供气-液界面的培养环境，该过程增加了培养的成本和工作量。
韩国浦项科技大学Kim等人使用挤压和喷墨混合打印方式，打印了包含transwell结构的全层皮肤模型（图1）。打印的皮肤组织比传统方式打印的皮肤组织更接近天然皮肤，组织培养所需的成本减少了98%，培养液用量减少了90%。
图1 带有transwell结构的皮肤模型
浦项科技大学的研究者们首先采用挤压打印的方式构建transwell结构和皮肤的真皮层。PCL颗粒加热后由挤压喷头挤出，打印PCL网格，之后由另外一个挤压喷头向网格中挤压浓度25%的明胶墨水，明胶作为牺牲材料用于结构前期的支撑。逐层的打印PCL和明胶，构建厚度3.5mm的transwell结构。接下来在打印好的transwell结构上方采用挤压方式打印成纤维细胞和2%的胶原溶液混合墨水，构建皮肤的真皮层，并且在真皮层的周围挤压打印PCL边框，用于固定真皮层，减少真皮层的收缩。然后采用喷墨打印的方式将混合了胶原和角质细胞的墨水均匀的打印在真皮层上，构建皮肤的表皮层。最后将打印的组织浸泡于DMEM/F12（3:1）的共培养液中。培养三天后采用37℃的PBS溶液冲洗掉PCL网格中的明胶，之后采用气-液界面培养的方式培养14天。
图2 皮肤组织气-液界面培养
在14天的组织培养后，观察到成纤维细胞在真皮层铺展，表皮层厚度与天然皮肤相似，皮肤组织中出现了I型胶原、真皮细胞外基质、外皮蛋白，证明打印的皮肤组织增殖分化能力强。Kim团队打印的皮肤组织比以往打印的皮肤组织更接近天然皮肤。