表皮与真皮细胞构建的器官球模型在微塑料皮肤毒性评估中的应用

为解决微塑料(MPs)在个人护理产品中广泛存在且缺乏高效评估模型的问题，研究人员通过微流体珠喷射生物打印技术构建了表皮-真皮细胞器官球(Epi-Dc organospheres)，揭示了MPs尺寸依赖性内化规律及UVA辐射加剧氧化应激的机制，证实维生素C可缓解MPs毒性。该模型为皮肤毒理学研究提供了高通量、标准化平台。

　　

塑料制品的缓慢降解与全球废弃物管理不善导致环境微塑料（MPs）污染激增，这些直径小于5毫米的颗粒通过呼吸、饮食和皮肤接触进入人体，突破生理屏障后蓄积于组织甚至红细胞内。作为第一道防线，皮肤虽能阻挡部分MPs入侵，但更小的颗粒仍可通过破坏紧密连接或经毛囊渗透至深层，引发皮肤屏障功能障碍、毛囊损伤及线粒体氧化应激。更严峻的是，紫外线辐射、机械摩擦等因素会加剧MPs的细胞毒性，而现有动物模型因物种差异和伦理问题难以精准模拟人体反应，临床研究又因普遍存在的MPs污染缺乏阴性对照。这些困境亟需新型体外评估体系突破研究瓶颈。

中国某研究团队在《Biomaterials》发表研究，创新性采用微流体珠喷射生物打印技术，将孕鼠E18胚胎表皮与真皮细胞(DC)构建为三维器官球(Epi-Dc organospheres)，通过优化细胞密度实现快速自聚集与分化，系统评估了MPs尺寸依赖性内化规律及UVA辐射的协同毒性，并探索了维生素C的干预效果。

关键技术包括：1）微流体珠喷射打印制备低/中/高密度器官球；2）免疫荧光染色追踪MPs空间分布；3）qPCR检测氧化应激基因(SOD、p53、Bax)；4）流式细胞术分析细胞凋亡与活性氧(ROS)水平。

研究结果
Varying organosphere densities affect cell viability and proliferation
中密度生物打印器官球(MDB, 1×10⁴
细胞/球)展现出最优的细胞活力与均质化生长，而低密度组(LDB)出现不规则聚集，高密度组(HDB)则因营养竞争导致增殖抑制。

Discussion
100 nm MPs可穿透表皮层向中心迁移，500 nm MPs仅滞留外周区域；UVA辐射通过上调SOD、p53等基因显著提升ROS水平和细胞凋亡率，而维生素C处理能有效逆转这种氧化损伤。剂量依赖性实验证实常规皮肤药物在该模型中的毒理学响应与体内高度一致。

Construction of epithelial and dermal stem cell organospheres
胚胎表皮与真皮细胞经dispase II和胶原酶分步消化后，通过差异贴壁法纯化，为器官球提供标准化细胞来源。

结论与意义
该研究首次将微流体生物打印器官球应用于MPs皮肤毒性评估，揭示MPs尺寸依赖性渗透规律及UVA协同致毒机制，证明氧化应激是核心通路。模型的高通量特性(每日可制备上千均质球体)和人体相关性为化妆品安全评价、环境污染物筛查及个性化药物测试提供了革新性工具。资助信息显示该技术已获多项国家级科研项目支持，具备临床转化潜力。