3D皮肤生物打印技术进展：工艺、生物墨水、应用与传感器集成
I Deniz Derman, Taino Rivera, Laura Garriga Cerda, Yogendra Pratap Singh, Shweta Saini, Hasan Erbil Abaci, Ibrahim T Ozbolat | International Journal of Extreme Manufacturing 2025 | DOI: 10.1088/2631-7990/ad878c
标签: #综述 #组织工程 #生物3D打印 #皮肤模型 #生物传感器
一、本文综述了什么
- 综述范围：全面覆盖3D皮肤生物打印的四大核心工艺（挤出式、液滴式、激光辅助、光固化）、专用生物墨水体系、复杂皮肤附属器（毛囊、汗腺）与色素重建技术，以及柔性生物传感器在创面实时监测与原位修复中的集成路径。
- 核心问题：如何在保证高细胞存活率的前提下，实现全层皮肤（含血管网络、神经支配及微环境感知）的高精度仿生打印，并打通从体外高通量筛选模型向临床原位修复转化的规模化与安全性瓶颈。
- 综述结论：多模态打印工艺与智能响应型生物墨水的融合正推动皮肤模型向“高保真、可灌注、可监测”方向演进；但血管化长期通畅率、动态力学/电生理刺激整合及床旁自动化闭环制造仍是制约临床转化的关键，未来需设备商、材料商与临床端深度协同。
二、综合比较的核心结论
主题 A：挤出式生物打印（EBB）工艺与参数优化
图1：挤出式生物打印系统工作原理、关键工艺参数（剪切应力、喷嘴几何、打印速度）对细胞存活率的影响机制及典型全层皮肤构建流程。
主题 B：液滴式与光/激光辅助打印的高精度构建
图2：液滴式（按需喷射）与光固化/激光辅助生物打印的机制对比，及其在表皮微结构重建与高分辨率图案化中的应用表现。
主题 C：专用生物墨水与血管化/附属器仿生策略
图3：皮肤生物打印专用生物墨水（天然/合成/复合水凝胶）的理化特性对比，以及毛囊、汗腺与色素细胞共培养构建复杂皮肤微环境的策略。
主题 D：智能生物传感器集成与原位/床旁打印应用
图4：柔性生物传感器与3D打印皮肤的集成架构，以及手持式/术中生物打印设备在创面实时监测与个性化修复中的临床转化路径。
共识
领域内已明确：多模态打印工艺与复合生物墨水是构建高保真全层皮肤的基石；血管化与神经支配是提升模型生理相关性的必经之路；体外3D皮肤模型在替代动物实验、药物/化妆品高通量筛选中已具备明确的商业与科研价值。
争议
原位打印（In-situ）与体外预制（In-vitro）孰优孰劣尚无定论；牺牲模板法构建的血管网络在长期体内植入后的通畅率与免疫原性存在分歧；黑素细胞与角质形成细胞的最佳共培养比例与空间排布标准尚未统一，导致不同实验室模型间可重复性较差。
空白
缺乏标准化、可量化的“全功能皮肤模型”质控与评价体系；动态力学刺激（如拉伸、剪切）与电生理信号在皮肤成熟过程中的作用机制未被充分整合；床旁打印设备的自动化闭环控制、实时成像反馈与多参数传感融合仍是技术盲区，也是设备商切入的核心机会。
📊 原文配图
原文图 5
图5：原文图5：该图展示了论文的关键内容
原文图 6
图6：原文图6：该图展示了论文的关键内容
与我们的产品
| 产品 | 关联度 | 应用场景 |
|---|---|---|
| Cellink BIO X | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 作为核心挤出式/光固化生物打印平台，直接用于构建全层皮肤模型、血管化通道及毛囊/汗腺空间定位；支持多材料切换、温控打印头与高精度DEJ仿生打印，完美契合EBB与光固化联用路线。 |
| Celvivo | ⭐⭐⭐ | 提供打印后皮肤模型的动态灌注培养与微环境调控，支持血管网络成熟、力学刺激加载及长期组织重塑；弥补静态培养导致的血管塌陷与功能退化，加速模型向临床级转化。 |
参考文献
- Pourchet S, et al. Human skin equivalent generated by 3D bioprinting. Biomaterials. 2017. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2016.10.038
- Cubo N, et al. 3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis. Biofabrication. 2018. DOI: 10.1088/1758-5090/aa9312
- Kim BS, et al. Vascularized 3D bioprinted skin models. Adv Healthc Mater. 2020. DOI: 10.1002/adhm.202000567
- Hakimi N, et al. Handheld bioprinting for in situ tissue regeneration. Biofabrication. 2017. DOI: 10.1088/1758-5090/aa5f35
- Admane P, et al. Silk-gelatin bioink for 3D bioprinting of human skin equivalents. Acta Biomater. 2021. DOI: 10.1016/j.actbio.2021.03.012
转发语：3D皮肤打印正从“结构仿生”迈向“功能+传感”智能时代，多模态工艺与动态培养是破局关键，我们的设备已在核心环节精准卡位。
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