近年來隨著人體組織工程學(xué)的發(fā)展，人體組織模型（細(xì)胞、組織、器官等）在藥物測試和安全性評估以及化妝品和新療法開發(fā)領(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用，然而，適合于高通量篩選生物制劑的模型種類非常有限。為了更等效人體組織，近日，紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)基礎(chǔ)學(xué)院Stefan Przyborski教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在《International Journal of Bioprinting》發(fā)表了影響因子30.20的高分文章，已被引用2953次。根據(jù)生物打印原理，該研究使用MicroFab的噴墨打印系統(tǒng)Jetlab 4對自體皮膚細(xì)胞進(jìn)行生物打印和培養(yǎng)，在停留時(shí)間為1000μs，背壓為150mmHg，每滴體積為103±1nL的條件下，能夠打印自體細(xì)胞并產(chǎn)生人體皮膚等效物（HSE），在生產(chǎn)效率和輸出一致性之間取得了良好的平衡。研究證明了成纖維細(xì)胞和角化細(xì)胞可被高精度地生物打印并保持生物活性，組織學(xué)染色顯示HSE與人類皮膚相當(dāng)，可廣泛應(yīng)用于體外鑒定單克隆抗體的免疫毒性，以建立潛在免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子譜。

正文
隨著組織工程學(xué)的迅猛發(fā)展，使人類替換病損組織的夢想成為現(xiàn)實(shí)，人體皮膚等效物的研究，將給燒傷、大面積潰瘍及皮膚缺損患者在臨床的檢測、診斷、治療帶來福音。然而，HSE存在體外培養(yǎng)過程周期較長、難以及時(shí)滿足臨床需要等問題。本研究使用MicroFab的噴墨打印系統(tǒng)Jetlab 4對自體皮膚細(xì)胞進(jìn)行生物精準(zhǔn)打印和培養(yǎng)，先將20µL濃度為25×10⁶個(gè)細(xì)胞/mL的纖維細(xì)胞懸液直接打印到96孔板內(nèi)的Alvetex支架（膜厚200µm）上，如圖1，培養(yǎng)18天形成皮膚等效物，再將20μL濃度為20×10⁶個(gè)細(xì)胞/mL的人表皮角質(zhì)細(xì)胞均勻打印在培養(yǎng)的皮膚等效物上，誘導(dǎo)培養(yǎng)表皮層分化2周，開發(fā)出一種可擴(kuò)展、大規(guī)模制備的方法來制造HSE，能夠保持皮膚等效性和活性，可應(yīng)用于識別臨床前不良免疫反應(yīng)。
 

▲ 圖1 皮膚等效模型的開發(fā)
 

▲ 圖2 在不同的停留時(shí)間和正氣壓下，每個(gè)液滴所分配的平均介質(zhì)體積

▲ 圖3 在靜置時(shí)間1000μs和背壓150 mmHg下，生物打印成纖維細(xì)胞和角化細(xì)胞的（A）細(xì)胞計(jì)數(shù)和（B）細(xì)胞活力
 

▲ 圖4 生物打印真皮和全層皮膚等效物的代表性染色

▲ 圖5 健康人體皮膚和生物打印皮膚的代表性染色

▲ 圖6 自體共培養(yǎng)的平均促炎細(xì)胞因子濃度