بازسازی واقعی پوست انسان با فناوری پرینت زیستی بافت پوست
پوست، سد دفاعی اصلی بدن در برابر محیط بیرونی است. پژوهشگران در ۴۰ سال گذشته مدل‌های گوناگونی برای بازسازی پوست ساختند. این مدل‌ها به غربالگری داروها، ارزیابی محصولات آرایشی و درمان زخم‌ها کمک می‌کنند. بیشتر مطالعات پیشین از مدل‌های دوبعدی استفاده می‌کردند.
اما مدل‌های دوبعدی ساختار فضایی و طبیعی پوست انسان را بازتاب نمی‌دهند. پژوهشگران برای ایجاد شرایط مشابه بدن به ساختارهای سه‌بعدی روی آوردند. پرینت زیستی سه‌بعدی با ترکیب هدفمند سلول‌ها و بیومواد، این معماری فضایی را دقیقاً شبیه‌سازی می‌کند.
پرینت زیستی بافت پوست
نقش حیاتی جوهرهای زیستی ژلاتین و کلاژن
پایداری مکانیکی سازه و بقای سلول‌ها به فرمولاسیون جوهر زیستی وابسته است. کلاژن، اصلی‌ترین پروتئین ماتریکس خارج سلولی بدن است. این ماده ارتباطات سلولی را تسهیل می‌کند، اما حساسیت بالایی به دما و pH دارد. محققان برای جلوگیری از ژل‌شدن زودهنگام کلاژن، آن را در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد یا محیط اسیدی نگه‌داری می‌کنند.
ژلاتین متاکریلات (GelMA) این محدودیت‌ها را برطرف ساخت:
- چاپ‌پذیری آسان: ژلما در دمای اتاق (۲۷ درجه سانتی‌گراد) به راحتی پرینت می‌شود.
- تثبیت نوری: نور فرابنفش پیوندهای کووالانسی پایداری میان گروه‌های متاکریلات ایجاد می‌کند.
- سازگاری بالا: ترکیب کلاژن متاکریلات (ColMA) پایداری ژل را همراه با ویژگی‌های زیستی کلاژن حفظ می‌کند.
پرینت پوست تمام‌ضخامت با پرینتر BIO X
محققان شرکت CELLINK با پرینتر زیستی پیشرفته BIO X، یک مدل پوستی دولایه و تمام‌ضخامت تولید کردند:
- لایه درم (Dermis): محققان ابتدا لایه زیرین را با جوهر بر پایه ژلما (GelXA SKIN) پرینت کردند. این جوهر حاوی سلول‌های فیبروبلاست اولیه پوست بود.
- لایه اپیدرم (Epidermis): آن‌ها بلافاصله لایه رویی را با جوهر کلاژن متاکریلات (ColMA) حاوی تراکم بالایی از سلول‌های کراتینوسیت پوشش دادند.
نتایج بلوغ بافت پس از ۱۴ روز
تیم پژوهشی این سازه را به مدت ۱۴ روز در انکوباتور انکوبه کرد. رنگ‌آمیزی‌های تخصصی ایمونوفلورسانس نتایج زیر را ثبت کردند:
- تولید ماتریکس: فیبروبلاست‌ها مقادیر بالایی کلاژن نوع ۱ انسانی ترشح کردند.
- تمایز اپیدرمی: بیان مارکرهای کراتین ۴، کراتین ۱۰ و فیلاگرین به مرور زمان افزایش چشمگیری یافت.
این بیان پروتئینی، تشکیل لایه‌های شاخی و تمایز کامل بافت پوست را تأیید می‌کند. این روش بستر مطمئنی برای آزمون‌های بالینی و جایگزینی آزمایش‌های حیوانی فراهم می‌آورد.
منبع پرینت زیستی بافت پوست
CELLINK Life Sciences. (2021). “Full-Thickness 3D Bioprinted Skin Model Using Primary Cells.” CELLINK Application Note / Tissue Models. Available at: https://www.cellink.com/global/technology/cell-tissue-models/skin
