Волосяные фолликулы напечатали на 3Д-принтере на выращенной в лаборатории коже

Группа учёных из Политехнического института Ренсселаера создала 3D-принтер волосяных фолликулов в ткани человеческой кожи, выращенной в лабораторных условиях. Это первый случай использования данной технологии для создания волосяных фолликулов, которые играют важную роль в заживлении и функционировании кожи.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, имеет потенциальное применение в регенеративной медицине и тестировании лекарственных препаратов, хотя до создания трансплантатов кожи, на которых будут расти волосы, ещё несколько лет.

«Наша работа доказывает, что структуры волосяных фолликулов можно создать с высокой точностью и воспроизводимостью с помощью 3D-биопринтинга. Подобный автоматизированный процесс необходим для того, чтобы в будущем стало возможным биопроизводство кожи», — сказал Панкадж Каранде, доктор философии, доцент кафедры химической и биологической инженерии и сотрудник Центра биотехнологий и междисциплинарных исследований Ренсселаера Ширли Энн Джексон, доктор наук, который руководил исследованием.

«Реконструкция волосяных фолликулов с помощью клеток, полученных от человека, исторически была сложной задачей. Некоторые исследования показали, что если культивировать эти клетки в трёхмерной среде, то из них могут образовываться новые волосяные фолликулы или волосяные стержни, и наше исследование развивает эту работу», — сказал Каранде.

Генерация волос может показаться излишней в вопросе реконструкции человеческой кожи. Однако волосяные фолликулы очень важны: они вырабатывают пот, помогая регулировать температуру тела, и содержат стволовые клетки, способствующие заживлению кожи.

Также через волосяные фолликулы проникают лекарственные и косметические средства местного действия, что делает их важной частью дерматологических испытаний. Однако сегодня первоначальные испытания на безопасность проводятся на инженерных тканях кожи, в которых отсутствуют волосяные фолликулы.

«В настоящее время современные модели кожи — искусственные структуры, имитирующие человеческую кожу, — достаточно просты. Если усложнить их, добавив волосяные фолликулы, мы получим ещё больше информации о взаимодействии кожи с препаратами местного действия», — говорит Каролина Катарино, доктор наук, первый автор исследования, получившая докторскую степень в Rensselaer и в настоящее время занимающаяся разработкой новых методов тестирования кожи в Grupo Boticário, косметической компании в её родной Бразилии.

Исследователи создали кожу, несущую фолликулы, с помощью методов 3D-печати, адаптированных для печати на клеточном уровне.

Вначале учёные позволяют образцам клеток кожи и фолликулов делиться и размножаться в лаборатории до тех пор, пока не образуется достаточное количество клеток для печати. Затем исследователи смешивают каждый тип клеток с белками и другими материалами для создания «биочернил», используемых в принтере. Используя очень тонкую иглу для нанесения биочернил, принтер печатает кожу слой за слоем, одновременно создавая каналы для размещения волосяных клеток. Со временем клетки кожи мигрируют в эти каналы, окружающие волосяные клетки, зеркально отражая структуру фолликулов, присутствующих в настоящей коже.

В настоящее время срок жизни таких тканей составляет две-три недели, что недостаточно для развития волосяного стержня. Дальнейшая работа группы исследователей направлена на увеличение этого срока, что позволит волосяным фолликулам созревать дальше и откроет путь к их использованию для тестирования лекарств и пересадки кожи.