新型生物芯片降低体外皮肤的制造成本，用于医学和化妆品测试
2022-02-10 20:19:55   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

这种生物芯片能够用于体外皮肤培养，流量由高精度注射泵控制（来源：马德里卡洛斯三世大学）

据麦姆斯咨询报道，来自西班牙马德里卡洛斯三世大学（UC3M）、马德里理工大学（UPM）以及其它机构的研究人员设计了一种新型生物芯片，该生物芯片可简化在实验室制造体外皮肤和其它复杂的多层组织的过程。使用该生物芯片建模的人体皮肤可用于医学和化妆品测试，这将降低医学和化妆品临床前的试验成本。

该生物芯片由生物相容且经过MEMS加工的粘性乙烯基板制成。“大多数微流控器件都是使用紫外光刻技术开发的，这是一种复杂且非常昂贵的技术，需要专门的仪器和专业工作人员。相比之下，我们的制造技术非常便宜，可在任何实验室中使用，并且用途广泛，因为它的设计几乎可以无成本地修改。”组织工程和再生医学及综合生物医学（TERMeG-INTEGRA）研究小组成员，来自马德里卡洛斯三世大学的生物工程和航空航天工程系的Leticia Valencia解释道。

该生物芯片能够在芯片内进行体外皮肤培养。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，由流经膜的下通道的培养基供给养分。“所有流量均由高精度注射泵控制，整个过程在细胞培养室及无菌环境中进行。生物芯片在二氧化碳（CO₂）含量为5%、温度为37°C、湿度可控的环境中孵育。”马德里卡洛斯三世大学的生物工程和航空航天工程系的另一位参与该研究的科学家Ignacio Risueño解释说。

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皮肤层的三维皮肤。真皮使用纤维蛋白水凝胶建模，而表皮则使用单层角质形成细胞创建的，该细胞植入到纤维蛋白凝胶上。此外，研究人员还开发了一种基于平行流控制真皮高度的新方法，该技术实现真皮和表皮隔室的原位沉积过程。

该项研究工作没有临床目的，旨在替代医学和化妆品测试中的动物模型，这些测试可以直接在该微流控平台上进行。事实上，欧盟（EU）指令禁止生产在动物身上测试过的化妆品，并鼓励在动物研究中应用3R（替代、减少和改进）方案。

“虽然该生物芯片不能直接应用于临床患者，但它可以进行个性化皮肤模型的研究。这将包括通过患者的活组织检查获取细胞，并在微流控器件中使用他们的皮肤细胞创建皮肤模型。这可以作为一种针对特定患者的检查，以观察该患者对治疗或药物的反应。”研究人员说。

该生物芯片和开发的技术都可以推广到与皮肤具有相同结构的任何其它复杂组织。此外，它可以更容易地用于创建由单层细胞组成的组织模型，就像大多数“器官芯片”一样。这种细胞培养系统在微观尺度上模拟活体器官的主要功能，可用于开发新药，也可作为毒理学研究和临床试验中动物试验的低成本替代方案。

未来的挑战在于确保成熟的皮肤，即具有完全分化的表皮及所有皮肤层的体外皮肤。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进行试验。

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