Биопечать избавит от необходимости тестировать косметику на кроликах

Биоинженерная искусственная кожа становится все более важной и надежной платформой для тестирования безопасности и эффективности лекарств и косметики.

Ее можно производить в больших масштабах, и она служит хорошей заменой испытаниям на животных. К наиболее перспективным технологиям производства моделей in vitro относится 3D-биопринтинг. Однако поскольку эта технология появилась недавно, ее эффективность еще недостаточно подтверждена по сравнению с традиционными моделями, изготовленными вручную. Результаты, представленные в статье, опубликованной в журнале Bioprinting, подтвердили, что искусственная кожа достигла аналогичных характеристик.

В исследовании, проведенном при поддержке FAPESP, ученые сравнили традиционную искусственную модель, основанную на ручном дозировании, с экструзионной биопечатью, которая, по словам авторов статьи, позволяет in vitro воссоздать более актуальную и репрезентативную модель человеческой кожи.

Называя модель «искусственной кожей», мы подразумеваем, что она звучит синтетически, но на самом деле это человеческая ткань, которая очень похожа на натуральную кожу и очень подходит для тестирования безопасности и эффективности биологически активных соединений, — сказала Сильвия Стучи Мария-Энглер, профессор и научный сотрудник кафедры клинического и токсикологического анализа FCF-USP.

В качестве критериев оценки использовались стандарты контроля качества и оценки эффективности, установленные международными институтами, такими как Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

Первым критерием была морфология ткани, которая должна быть репрезентативной для человеческой кожи in vivo, со слоистым эпидермисом, содержащим четыре слоя: базальный, шиповатый, зернистый и роговой.

Это означает, что реконструированная in vitro кожа имеет те же функции, что и естественная кожа, которая содержит селективный барьер против внешней среды для защиты от химических и физических стрессоров, а также удерживает воду, — сказала Денисс Эстер Маллаупома Камарена, соавтор первой статьи и постдокторский научный сотрудник FCF-USP.

Следующим шагом была оценка эффективности биопечатной кожи в качестве барьера. Как и натуральная кожа, искусственная кожа должна предотвращать проникновение моющих средств, вызывающих раздражение. Для проверки этой функции исследователи в течение 18 часов подвергали модель воздействию в различных концентрациях додецилсульфата натрия (SDS) — моющего средства, вызывающего раздражение кожи.

Последний проверочный тест предполагал местное применение эталонных химических веществ, классифицируемых как раздражающие (например, кислоты) или не раздражающие (физиологические растворы). Результаты показали, что гистология и цитоархитектоника обеих моделей кожи, реконструированных in vitro, соответствует международным утвержденным моделям эпидермиса. Качество биопечатной кожи было таким же хорошим, как и качество кожи, реконструированной вручную. Обе модели одинаково хорошо реагировали на раздражители и отличали их от веществ, не вызывающих раздражения.

Эти результаты доказывают, что нашу биопечатную кожу можно использовать вместо анализа Дрейзе — теста на острую токсичность, при котором вещество наносится непосредственно на кожу кролика.

Помимо отказа от тестирования на животных, этот тест выгодне еще и тем, что менее подвержен человеческим ошибкам и изменчивости ответов, которые получает косметическая промышленность, — говорит Джулия-де Толедо Багатин, первый автор статьи и кандидат наук в FCF-USP.

«Распространение некоторых из разработанных методов поможет расширить использование альтернатив тестированию на животных в косметической промышленности», — сказала Джулиана Лаго, предпоследний автор статьи и научный руководитель Natura, крупной бразильской косметической компании. Natura поддержала исследование, частично профинансировав разработку биопринтера, который использовался для изготовления восстановленной кожи.

Фундаментальная наука, которую проводили академические круги, дала знания, послужившие основой для этого проекта. Партнерство бизнеса и университета позволило нам ускорить применение этих знаний в проекте реконструкции тканей и автоматизации с помощью биопечати, что очень важно для нашей компании.

Более надежные биопринтеры

Хотя основные результаты исследования показывают, что биопечатную кожу можно использовать в качестве платформы для тестирования раздражения в лабораторных условиях, исследователи отмечают также необходимость соблюдения осторожности при использовании биопринтеров.

Они производят имитирующую ткань путем рассеивания клеток с помощью иглы или конической насадки, и, в зависимости от выбранной системы, могут происходить изменения клеточной реакции в тесте на раздражение in vitro, — заключила Мария-Энглер.

Биопринтинг сейчас используется во многих областях, поэтому крайне важно признать, что выбранная система рассеивания может повредить надежности тестов, приводя к измененным реакциям, таким как увеличенное воспаление.

Исследователи планируют провести биопечать более сложных моделей, включающих эпидермис, дерму и гиподерму с использованием репрезентативных клеток кожи человека. Это позволит приблизить модель к реальности и получить более биологически релевантные реакции при тестировании безопасности и эффективности продуктов для местного применения.

26.01.2023