供稿人：李红艳、连芩 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2024-01-22
毛囊在伤口愈合中起着至关重要的作用，它提供了迁移到受损区域并分化成特定表皮细胞的细胞，无论是在渗透研究中，还是在作为移植物的再生医学中，皮肤组织模型中加入毛囊结构都是很有必要的。
美国洛伊伦斯勒理工学院的Carolina Motter Catarino及其团队展示了如何使用3D生物打印技术在工程化皮肤组织中成功加入毛囊。该研究的核心在于使用3D生物打印技术精确地定位真皮乳头细胞(DPCs)和人脐静脉细胞(HUVECs)形成的球体。
该研究使用两步法制备了四种型号的细胞球体，1型(仅含DPCs)、2型[DPCs、HEKs、HEMs(比例分别为10:20:2)]和3型[DPCs、HEKs(角质形成细胞)、HEMs（黑色素细胞）、HUVECs(比例分别为10:20:2:1)]，4型（仅使用DPCs和HUVECs），这四种类型都在第一步制作DPCs球体然后加入其它细胞，5型与3型细胞球体细胞数量与种类一致，但四种细胞同时加入，用来证明两步法在细胞球体聚集形成毛囊相关表达时的优越性。培养七天后，观察到到球形3、4型细胞可重复形成圆形、对称的球形聚集体，类似于完整的人类真皮乳头，并且在3型细胞球中检测出表皮基底层和上基底层的标记物的细胞角蛋白CK14和CK10，在3型球体和4型球体中检测到Ⅳ型胶原。
使用类似3型和5型细胞球体组成的生物墨水进行打印（图1A）。这些球体被打印在含有成纤维细胞的预凝胶真皮层内。这种方法不仅确保了细胞在3D结构中的精确定位，而且还模拟了毛囊在真皮中的自然分布。这些3D打印的皮肤组织在成熟后，成功地发展出了类似毛囊的结构（图1B）。角质形成细胞和黑色素细胞在毛囊的形成和功能中起到关键作用。更为重要的是，这些模型中的毛囊结构能够进行正常的毛发生长和更新，显示出其在功能上的相似性。
这项研究为器官研究领域带来了新的希望。3D生物打印技术的这一应用不仅为皮肤组织工程提供了新的可能性，而且为其他组织和器官的3D生物打印提供了宝贵的经验和启示。
图1 (A)打印毛囊结构的策略示意图 (B)皮肤模型活体图像