研究

研究人员用3D打印出患病的皮肤来观察糖尿病患者的皮肤感染

一个来自韩国的研究小组浦项科技大学(POSTECH)和釜山国立大学3D打印体外人工皮肤模型,观察糖尿病患者的皮肤病。

据研究人员称,尽管3D细胞打印技术在制造人造皮肤方面正在取得进展,但尚未报道显示天然皮肤病理过程的疾病模型。

因此,该研究团队开始使用3D细胞打印技术建模一个具有导致2型糖尿病并与之相关的生理过程的3D病变皮肤组织。研究人员还通过应用测试药物证明了他们的新疾病模型用于药物开发的可行性。

研究人员说:“通过3D细胞打印,我们现在可以在体外观察皮肤病,而无需实际经历。”“我们希望它能取代传统上用来观察皮肤病的动物模型。

“重要的是,它作为新药物开发的疾病模型的适用性已经得到了证实。”

与糖尿病相关的皮肤问题

根据美国糖尿病协会在美国,皮肤健康问题往往是糖尿病的第一个明显迹象。2型糖尿病会使现有的皮肤问题恶化,并引发新的问题,如水泡、皮疹、真菌感染和瘙痒。

这种反应通常发生在身体对胰岛素没有正常反应或不能产生足够的胰岛素来维持正常血糖水平的时候。长期的糖尿病并发症合并高血糖(高血糖)往往与血液循环不良有关,这可以损害细胞功能,使自我修复困难。

据研究人员称,糖尿病相关的皮肤病仍然有效的治疗差。In their paper, they outline that previous studies mainly focused on the development of diabetic animal models to investigate the skin’s response and develop medications for wound healing, however ethical concerns around using animals and the possibility of inaccuracies due to the genetic differences between animals and humans limit this approach.

因此,由韩国POSTECH大学的dong - woo Cho教授、Minjun Ahn教授和釜山国立大学的Byoung Soo Kim教授领导的研究团队,转向3D打印来设计人类皮肤模型,以提供更准确的人类皮肤细胞行为预测。

研究中如何使用3D细胞打印技术来制造人造患病皮肤模型。通过POSTECH形象。
研究中如何使用3D细胞打印技术来制造人造患病皮肤模型。通过POSTECH形象。

3D打印人造皮肤

在世界各地的研究项目中,3D细胞打印技术已经被用于设计有血管化的皮肤层,如皮下、真皮层和表皮。

在他们的研究中,研究人员使用了基于液滴的细胞3D打印技术来制造糖尿病人皮肤成纤维细胞、组成纤维结缔组织的细胞和角质形成细胞(表皮中发现的主要类型的细胞)。

然后,他们打印了一个患病的人类皮肤模型,将这些结构嵌入主要的皮肤层(表皮、真皮、皮下和血管),从而制造出显示2型糖尿病特性的皮肤伤口。

研究团队假设,当正常角质形成细胞与由糖尿病成纤维细胞制成的皮肤层相互作用时,它们会分化为糖尿病表皮。

在他们的研究中,当他们观察到糖尿病人工皮肤模型的伤口愈合缓慢,这是糖尿病皮肤的典型特征时,这个假设得到了证实。在模型中加入含有血管的糖尿病脂肪组织层,证实了糖尿病中常见的胰岛素抵抗、脂肪细胞肥大、促炎反应和血管功能障碍。

这些发现证实了该研究小组的人造皮肤模型是观察和模拟与2型糖尿病相关的皮肤病的可行工具,以便进一步了解糖尿病患者皮肤细胞的行为。

为了证明其工程糖尿病皮肤在皮肤病学研究和药物检测中的潜在应用,研究人员在三天的时间内将试验药物应用于模型的血管通道。然后,它们观察到表皮的功能可恢复性和人造皮肤的炎症反应降低。

前进,该团队预计其人工皮肤模型可以帮助铺平替代动物的使用以观察和测试皮肤病,最终提供一种新的药物发育疾病模型。

有关该研究的更多信息,可以在标题为:“使用3D细胞印刷的患病人体皮肤的工程用3D细胞印刷来代表2型糖尿病的病理物理学标志体外”发表在生物材料杂志上。该研究由B. Kim, M. Ahn, W. Cho, G. Gao, J. Jang和D. Cho共同撰写。

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特色的图像显示研究中如何使用3D细胞打印技术来制作人工患病皮肤模型。通过POSTECH形象。

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