پوست به عنوان اولین و اصلیترین مرز بین بدن و محیط بیرونی، عضوی بسیار مهم است که بازسازی آن در طی ۴۰ سال گذشته به طور قابل توجهی مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعات، طیف گستردهای از پژوهشها، از جمله سنجشهای غربالگری دارو، بررسی محصولات آرایشی بهداشتی و مطالعات مربوط به ترمیم زخم را شامل میشود. در عمدهی این مطالعات پوست به صورت دو لایهی اصلی که در هر لایه یک نوع خاص از سلول کشت داده میشود، مدلسازی میشود.
با این حال این مدل ساختار پوست طبیعی انسان را شبیه سازی نکرده و فاقد ساختار فضایی و سه بعدی پوست است. برای شبیه سازی خواص فیزیکی و نزدیک شدن شرایط برون تنی به شرایط درون تنی به ارتقا مدلهای دو بعدی به مدلهای سه بعدی احتیاج است. از بین تکنیکهای مختلف ایجاد شده برای مدل سازی سه بعدی پوست، روش پرینت زیستی سه بعدی این امکان را به محققان میدهد تا با ترکیب سلول و مواد زیستی مختلف ساختار مورد نظر را به طور دقیق مدل سازی کنند.
استفاده از فرمولاسیون مناسب جوهر زیستی برای پرینت یک ساختار سه بعدی پایدار که از تکثیر و مهاجرت سلولی پشتیبانی کند و همچنین ثبات و یکپارچگی مکانیکی سازه را حفظ نماید، بسیار مهم است. ژلاتین و کلاژن، دو مورد از متداولترین مواد زیستی طبیعی هستند که در پرینت زیستی سه بعدی استفاده میشوند. کلاژن، فراوانترین پروتئین در بدن و جز اصلی ماتریکس خارج سلولی است که ارتباطات سلولی را تسهیل میکند. به دلیل حساسیت کلاژن به دما و pH، کار با آن مشکل بوده و برای جلوگیری از ژل شدن باید در دمای ۴ درجه سانتیگراد یا شرایط اسیدی نگه داشته شود. ژلاتین ماده زیستی مشتق شده از کلاژن است که برخی از مزایای کلاژن را حفظ کرده و در عین حال خواص شیمیایی آن بهبود یافته است. ژلاتین متاکریلات (GelMA) یک زیست جوهر قابل پرینت در دمای ۲۷ درجهی سانتیگراد است که با استفاده از یک عامل نوری بین گروههای عاملی متاکریلات آن پیوند کووالانسی شکل میگیرد و کراس لینک میشود. اگرچه میتوان گروههای متاکریلات را به کلاژن اضافه کرد اما همچنان برای جلوگیری از ژل شدن بایستی در دمای ۴ درجه با آن کار کرد.
در مطالعهی صورت گرفته توسط محققان شرکت cellink، یک مدل بافت پوستی با ضخامت کامل با استفاده از پرینتر زیستی BIO X پرینت شده است. در این پژوهش لایهی درم با استفاده از جوهر زیستی بر پایهی ژلما
( GelXA SKIN bioink) حاوی فیبروبلاستهای اولیه پوستی پرینت شد. سپس لایهی اپیدرم، حاوی غلظت بالایی از سلولهای کراتینوسیت در جوهر بر پایهی کلاژن متاکریلات (ColMA)، روی آن پرینت شد. لایهی درم به مدت ۱۴ روز کشت داده شد. رنگ آمیزی ایمونوفلورسانس برای کلاژن نوع ۱ انسان، کراتین ۴ ، کراتین ۱۰ و فیلاگرین نشان دادند که بیان همه مارکرها با گذشت زمان افزایش مییابد و نتایج حاکی از عملکرد بالای این روش برای شبیه سازی بافت پوست میباشد.
تصویری از مدل سه بعدی پرینت شده، نمای جانبی (سمت چپ) و نمای بالا (وسط) و تصویری از مدل بافت پوست پرینت شده پس از ۱۴ روز کشت (سمت راست).