研究员开发出可观察糖尿病患者皮肤感染的体外人造皮肤模型

摘要：近日，由韩国浦项科技大学（POSTECH）和釜山国立大学联合成立的研究团队已3D打印了体外人造皮肤模型，以观察糖尿病患者遭受的皮肤疾病……

aau讯（编辑 Sunshine））据外媒报道，由韩国浦项科技大学（POSTECH）和釜山国立大学联合成立的研究团队已于近日3D打印了体外人造皮肤模型，以观察糖尿病患者遭受的皮肤疾病。

据研究人员称，尽管在利用细胞3D打印技术生产人造皮肤方面取得了不断的进步，但尚无报道显示天然皮肤中存在病理过程的疾病模型。

因此，研究小组着手使用细胞3D打印技术对病变皮肤组织进行3D建模，该皮肤组织具有导致2型糖尿病并与之相关的生理过程。研究人员还通过应用试验药物证明了其新疾病模型对药物开发的可行性。

研究人员说：“通过生物3D打印，我们现在可以在体外观察皮肤疾病，我们预计这将是一种替代传统上用动物模型观察皮肤疾病的方法。”

糖尿病引起的相关皮肤问题

根据美国糖尿病协会的说法，皮肤健康问题通常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，并引起新的问题，例如水泡、皮疹、真菌感染和瘙痒。

当人体对胰岛素没有正常反应或无法产生足够的胰岛素来维持正常血糖水平时，通常会发生这种反应。患有高血糖症（高血糖）的长期糖尿病并发症往往与血液循环不良有关，这可能损害细胞功能并导致自我修复困难。

据研究人员称，与糖尿病有关的皮肤病仍然没有有效的治疗方法。在他们的论文中，他们概述了以前的研究主要集中在动物模型的开发上，以研究皮肤的反应并开发用于伤口愈合的药物，但是在使用动物方面存在伦理方面的顾虑，并且由于动物和人类之间的遗传差异而可能导致误差，这在一定程度上限制了这种方法的发展。

因此，由POSTECH的Don-Woo Cho教授和Minjun Ahn教授以及釜山国立大学的Byoung Soo Kim教授领导的研究小组转向使用3D打印来设计人体皮肤模型，以提供对人体皮肤行为的更准确的预测。

如何使用细胞3D打印技术来制作人造糖尿病皮肤模型。图片来自POSTECH

3D打印人造皮肤

在世界各地的研究项目中，已经开始使用细胞3D打印技术来制造血管化的皮肤层，例如皮下组织、真皮和表皮。

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，构成纤维结缔组织的细胞以及角质形成细胞（表皮中的主要细胞类型）。

然后，他们打印出一种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、皮下组织和血管）中，以创建具有2型糖尿病特性的皮肤伤口。

该研究小组假设正常的角质形成细胞与糖尿病的成纤维细胞制成的真皮层相互作用时，它们会分化为糖尿病表皮。

在他们的研究中，当他们在人造糖尿病皮肤模型（糖尿病皮肤的典型特征）中观察到伤口愈合缓慢时，就证实了这一假设。当将含有血管的糖尿病脂肪组织层添加到模型中时，可以确认在糖尿病患者中普遍观察到的胰岛素抵抗、脂肪细胞肥大，促炎反应和血管功能障碍。

这些发现验证了研究小组的人造皮肤模型是观察和建模与2型糖尿病相关的皮肤疾病的可行工具，以便进一步了解糖尿病患者中皮肤细胞的行为。

为了证明他们的人造糖尿病皮肤在皮肤病学研究和药物测试中的潜在应用，研究人员在三天的时间内将测试药物应用于模型的血管通道。然后，他们观察到表皮的功能恢复性以及人造皮肤的炎症反应减少。

展望未来，研究小组预计他们的人造皮肤模型将有助于取代使用动物来观察和测试皮肤疾病的方法，并最终为药物开发提供新的疾病模型。

目前，该研究结果已发表在《生物材料》杂志上，题为“使用3D细胞打印技术制造在体外表现出2型糖尿病的病理生理学特征的人造皮肤”，该论文由B.Kim、M.Ahn、W.Cho、G.Gao、J.Jang和D.Cho共同撰写。

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