生物3D打印皮肤模型，可商业化应用

2020年11月30日，南极熊获悉，法国初创公司CTIBiotech推出了两种用于皮肤护理的生物打印全皮肤模型。这家公司致力于为研究人员提供最好的工具，以制造出与人类最相容的产品，并展示了用于筛查适合正常和发炎皮肤的药物及成分的皮肤模型，以及3D打印皮脂腺模型用于油脂分泌物筛查和烧伤研究。

CTIBiotech开发的3D生物打印技术，有望使研究人员创建大量人体组织模型并推进生物医学研究。此外，在医药和化妆品领域，对皮肤产品的法规和消费者要求已经提高，因此将快速、可靠和安全的测试作为首要任务。CTIBiotech在生物打印方面的最新创新有望帮助加速皮肤模型的创建，而皮肤模型在过去一直被认为是一项艰巨的任务。

CTIBiotech的两项新的生物打印全皮肤模型在日本第31届国际化妆品化学家联合会（IFSCC）大会上亮相，这场大会也因为受到COVID-19病毒流行的影响而变为线上举办。CTIBiotech一直致力于改进生物打印专业知识，以生产出适用于皮肤护理应用的新模型，已有5年的历史，可满足不断反复的测试需求，以评估皮肤美容产品，医疗和美容设备或医疗器械中所含成分的功效和安全性。此外，他们也在准备皮肤再生和烧伤的临床试验。

△通过3D生物打印制作的人造人皮，经过数周时间成熟，图片由CTIBiotech提供

来自CTIBiotech和德国皮肤学研究实验室Beiersdorf的研究人员开发了一种创新的体外全皮肤模型，包括皮脂腺，利用生物打印技术研究脂质的产生和活性成分的高通量筛选。这些创新的、具有成本效益的、有用的模型可能在不久的将来成为开发先进化妆品和皮肤病产品的有力工具。

皮脂腺分泌混合脂质润滑皮肤，使其成为抵御外界侵害的首要防御机制之一，也有助于调节皮肤微生物组，具有抗氧化特性和抗衰老特性。CTIBiotech联合创始人兼首席执行官Nico Forraz表示，拜尔斯道夫公司需要获得能够快速筛选新产品或成分的技术，但同时也可以足够先进和复杂，帮助研究人员研究能够促进或减少皮脂分泌的新产品。

△ A）3D生物打印皮肤模型与生物墨水和原生CTIBiotech细胞，B）8天后使用Live/Dead试剂进行可行性检测，C）3D生物打印21天后，图片由CTIBiotech提供

快速和准确的人类皮脂筛查是非常重要的，特别是由于全球污染的增加和过敏性皮肤发病率的上升。CTIBiotech设计了一个快速的流程，从捐赠者那里采集皮肤样本，用于培养细胞群。然后，通过调整人体细胞生物打印策略，在宏观和微观尺度上设计打印皮肤模型，研究人员成功地创建了一个多腺体微海藻全皮肤模型，包括表皮、真皮和皮脂腺，用于快速筛选成分和药物。

在这种规模上进行筛选，可以更快地选择合适的产品和对皮肤治疗有用的产品浓度。使用CAD软件设计3D模型，然后用Cellink的Bio X 3D系统在12孔板中进行生物打印。之后，打印的模型经过21天的成熟期。CTIBiotech能够在两小时内3D打印出一百多个可重复的皮肤模型。他们宣称，3D模型可以提供更多的病理数据和实时数据，说明某种成分对皮肤的影响，从而可以更好、更有针对性地为客户选择化妆品和药品。事实上，Forraz表示，他们正在积极研发针对痤疮和烧伤的皮脂腺模型。

Forraz建议："针对痤疮的有效药物非常少，许多制药公司希望推出抗痤疮项目。同样，也需要能够帮助烧伤患者进行保湿的药物。任何需要解决这种情况的药物，都可以以我们制作的生物打印皮肤模型为模型。"

△3D生物打印微海藻模型的结构，图片由CTIBiotech提供

CTIBiotech开发的第二种皮肤模型，是一种生物打印免疫成熟的巨噬细胞全皮肤体外测试系统，用于筛选减少或预防炎症的化妆品成分。之所以选择巨噬细胞进行研究，是因为巨噬细胞在皮肤的免疫动力学中极为重要，这些特化细胞是人体的第一道防线，可以检测并破坏细菌等有害外来生物。

此次，CTIBiotech与法国化妆品增材制造商巴斯夫护理创意公司合作构建模型，他们希望有一个可靠的模型，针对特定的护肤成分，减少皮肤炎症。Forraz表示，像巴斯夫这样的公司需要尽早预测护肤品的功效和安全性。人们对预防和治疗非致命性皮肤病的解决方案的需求越来越大，但合适的、可负担的筛查系统的供应却没有跟上。CTIBiotech检测到，出于安全考虑和法规，对更复杂的体外皮肤模型和体外测试的需求在增加。

△3D生物打印皮肤模型21天成熟后，图片由CTIBiotech提供

为了创建免疫皮肤模型，事先用SketchUp和Slic3r软件分别在电脑上设计和切片生物打印模型，以便生成G代码文件。然后，将扩增后的细胞分别与适合皮肤发育的生物墨水混合，用Cellink公司的Bio X设备在12孔板中进行3D打印。两小时内3D打印出了一百多个相同的皮肤模型。

目前CTIBiotech正在将其商业化，巴斯夫和拜尔斯道夫是最早使用这些模型的两家公司，但Forraz证实，他们现在正在为更多的企业甚至巴黎的临床医院测试生物打印模型。

"我们的想法是生物打印一个尽可能接近人体状况的人体组织，应用于化妆品、皮肤病学和医院治疗学。我们有兴趣不断开发我们的皮肤模型和癌症模型，但从长远来看，我们已经在寻求开发头皮皮肤和皮肤色素沉着的生物打印模型，甚至试图将神经元整合到我们的皮肤模型中，以创建敏感的皮肤模型（但这还在进行中）。"Forraz继续说道。

△生物打印皮肤模型与手工皮肤模型的可重复性，图片由CTIBiotech提供

得益于生物打印技术，CTIBiotech正在通过对人体组织模型开发和生产过程的自动化创新来改变其业务。这些新的模型以多份的形式生产，与患者自身的组织在生物学上完全相同，将成为研究和开发新的抗癌药物或更有效的护肤品等的有力踏板。

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