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新型生物芯片降低体外皮肤制造成本

据Magigen消息,来自西班牙马德里卡洛斯三世大学(UC3M、马德里理工大学UPM以及其他机构的研究人员设计了一种新的生物芯片,该设备可以简化在实验室和其他复杂的多层组织中制造体外皮肤的过程. 使用该设备建模的人体皮肤可用于医学和化妆品测试,这将降低临床前试验的成本。

这种生物芯片由微机械加工的生物相容性乙烯基粘合片制成。大多数微流体设备都是使用紫外光刻技术开发的,这是一种非常昂贵和复杂的技术,需要高度专业化的仪器和高素质的员工。相比之下,这种生物芯片技术就非常便宜,任何实验室都可以使用,而且用途广泛,几乎可以零成本对设计进行修改。

生物芯片使体外皮肤培养物能够在生物芯片内生长。它分为两个重叠的通道,由多孔膜隔开:下通道模拟血流;皮肤在上通道中生成,由通过膜流过下通道的培养基滋养。

所有流量均由高精度注射泵控制,并且该程序在细胞培养室和无菌环境中进行。生物芯片在受控湿度环境中培养,其中二氧化碳含量为5%,温度为37º摄氏度

该平台和开发的技术已经在概念验证中进行了测试,该概念验证包括生成具有两个主要层的 3D 皮肤。该3D皮肤的真皮层是用来自人血浆的纤维蛋白水凝胶建模的,表皮层则是通过接种在纤维蛋白凝胶上的单层角质形成细胞实现的。此外,研究人员开发了一种基于平行流的控制真皮高度的新方法,允许真皮和表皮隔室的原位沉积过程。


该研究不是以临床为目的,而是旨在替代医学和化妆品测试中的动物模型,因为这些测试可以直接在这个微流体平台上进行。事实上,欧盟指令禁止生产经过动物测试的化妆品,并鼓励在动物研究中应用 3R(替代、减少和改进)。

“虽然它不能直接应用于临床环境中的患者,但它将允许对个性化皮肤模型进行研究。这将包括通过对患者进行活组织检查来获取细胞,并使用在微流体设备中创建皮肤模型他们的皮肤细胞。这可以用作针对特定患者的检查,以查看特定患者对治疗或药物的反应,“研究人员说。

开发的生物芯片和协议都可以推广到与皮肤具有相同结构的任何其他复杂组织。此外,它还可用于更轻松地模拟由单个单层细胞组成的组织,就像在大多数“芯片上的器官”中一样。这种细胞培养系统在微观尺度上模拟活器官的主要功能,可用于开发新药和在毒理学研究和临床试验中对动物进行测试,是一种低成本替代方案。

未来的挑战在于研究成熟的皮肤,即具有完全分化的表皮及其所有层的皮肤。此外,还可以研究集成能够实时监测皮肤状况的生物传感器,以及将该模型作为一种测试方法。

参与这一研究领域的科研人员来自UC3M、UPM、能源环境和技术研究中心(CIEMAT)、圣卡洛斯诊所、格列高利马拉尼翁(GregorioMarañónHospital)医学研究所和马德里理。该研究在《科学报告》和其他科学期刊上发表了多篇论文,并已在马德里自治区的BIOPIELTEC-CM项目框架内进行。


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