Sztuczna ludzka skóra z drukarki 3D może zastąpić eksperymenty na zwierzętach

Spis treści:

1. W Unii Europejskiej nie wolno testować kosmetyków na zwierzętach
2. Jak tworzy się „rusztowania” dla żywych komórek?
3. Nowatorska budowa nowej sztucznej skóry

Hodowle różnych tkanek w laboratorium stają się coraz popularniejsze. Naukowcy upatrują w nich nadziei na przełomy w różnych dziedzinach życia, m.in. medycynie, czy technologii żywności. Utrzymanie przy życiu w warunkach laboratoryjnych (in vitro) samych komórek jest możliwe od dość dawna. Znacznie trudniejsze jest wytworzenie większej struktury, „rusztowania” w którym komórki mogą żyć.

Najnowsze osiągnięcie naukowców to tkanka zastępująca ludzką skórę, wykorzystująca właśnie takie „rusztowanie” wykonane za pomocą druku 3D. Jej wykorzystanie może zrewolucjonizować testowanie kosmetyków, do którego do tej pory niestety wykorzystywano żywe zwierzęta.

W Unii Europejskiej nie wolno testować kosmetyków na zwierzętach

Unia Europejska, na mocy dyrektywy 2010/63/UE i kilku późniejszych regulacji ustanowiła ograniczenia dotyczące testów kosmetyków na zwierzętach w całej UE. Od tego czasu trwają intensywne poszukiwania alternatywnych metod testowania. Jednak choć uregulowano branżę kosmetyczną, to branża chemiczna nadal może legalnie testować różne substancje na zwierzętach, m.in. na królikach. Alternatywa jest więc bardzo potrzebna.

Jak tworzy się „rusztowania” dla żywych komórek?

Interesujące badanie opublikowano właśnie w czasopiśmie naukowym „STAR Protocols”. Zespół badaczy z Uniwersytetu Technologicznego w Grazu i Vellore Institute of Technology w Indiach opracował imitację skóry, która naśladuje prawdziwą, trójwarstwową strukturę oraz biomechanikę ludzkiego narządu. Takie imitacje można tworzyć przy użyciu druku 3D. Składają się z hydrożelowego szkieletu, w którym osadzone są żywe komórki.

Wyzwanie polega na tym, by taki szkielet w żaden sposób komórkom nie szkodził i był dla nich środowiskiem w którym mogą nie tylko przetrwać, ale dzielić się i komfortowo żyć. Hydrożele, jak sama nazwa wskazuje, zawierają dużo wody, trzeba je zatem ustabilizować tak, by wytrzymały jako rusztowanie dla komórek. Wśród biomateriałów stosowanych do produkcji takich struktur najpopularniejsze są jak dotąd materiały na bazie celulozy. Wyróżniają się biokompatybilnością, odnawialnością i stałymi, przewidywalnymi właściwościami.

Nowatorska budowa nowej sztucznej skóry

Połączenie nanowłókien celulozy (NFC), karboksymetylocelulozy (CMC) i kwasu cytrynowego (CA) to nowatorska metoda zastosowana przez naukowców z Grazu. Będzie się nadawać do różnych zastosowań w inżynierii tkankowej. Trójskładnikowy „atrament” do druku 3D jest najpierw formowany przez drukarkę w trójwymiarowy wzór zadany przez naukowców. Następnie liofilizowany (zamrożenie i usunięcie wody), a na końcu neutralizowany, by usunąć nadmiar kwasu cytrynowego. Cały proces jest dość delikatny i pozbawiony użycia jakichkolwiek agresywnych chemikaliów.

Po udanej stabilizacji hydrożelowego rusztowania za próbkę zabierają się partnerzy eksperymentu w Indiach. Testują odporność i toksyczność wydruków 3D w hodowli komórkowej. Dopiero gdy komórki skóry w hydrożelu przeżyją przez 2–3 tygodnie i wytworzą większą tkankę, możemy mówić o imitacji skóry. Może ona być następnie wykorzystana do dalszych testów komórkowych na kosmetykach.

Pierwsze testy hydrożeli 3D w hodowli komórkowej były bardzo udane. Materiały okazały się nietoksyczne i stabilne mechanicznie. Karin Stana Kleinschek, jedna z autorek badania, mówi że następnym krokiem będzie testowanie na „skórze” konkretnych nanocząstek obecnych w kosmetykach. „Wspólnie pracujemy nad dalszą optymalizacją hydrożeli i potwierdzeniem ich przydatności jako substytutu eksperymentów na zwierzętach” – dodaje biotechnolożka.

Źródło: STAR Protocols

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.