記者／吳昱賢 綜合報導
近年來非動物替代實驗越來越蓬勃發展，每一個科技的突破，都讓人彷彿能看見不使用實驗動物的未來。近期，來自奧地利格拉茲科技大學（Graz University of Technology, TU Graz）與印度韋洛爾科技學院（Vellore Institute of Technology, VIT）的跨國研究團隊變成功研發出一款具備三層結構、含活細胞的人造3D列印皮膚，為化妝品安全測試提供了一種嶄新的非動物替代方案！
此項成果近期刊登於《STAR Protocols》期刊，最大亮點在於開發出一款以奈米纖維素（NFC）為基礎的三維皮膚支架，具備良好的機械穩定性與生物相容性，可望取代現行部分依賴動物實驗的化妝品與醫療測試。研究團隊特別選用檸檬酸作為天然交聯劑*，透過無毒的脫水熱處理程序，使列印後的水凝膠支架具備可承受細胞生長需求的結構強度，並保有對細胞友善的微環境。
*註：交聯劑（cross-linker）是一種在材料科學與生物工程中常用的化學物質或機制，其主要功能是「連接或交聯」兩條或多條高分子鏈，使其形成穩定的網狀結構。這種網狀結構可以顯著改善材料的物理、化學與機械特性。
與市面上多數採用膠原蛋白或明膠等材料、需仰賴化學交聯劑的生物列印皮膚技術相比，此技術不僅製程簡單且環境友善，還能針對不同測試需求調整孔隙率與材料彈性，提供更高度客製化的選項。研究團隊指出，這款仿生皮膚不僅形態上模仿人類皮膚的表皮、真皮與皮下組織結構，且能維持細胞存活與增殖超過三週，達成完整皮膚組織再生的條件。這項技術被視為未來評估防曬乳、精華液等化妝品中奈米級成分毒性與吸收效果的重要替代品，對於實現全面終止動物實驗具有重大意義。
團隊透露，核心技術來自於一種特製的水凝膠（hydrogel）配方。水凝膠本身擁有高含水量，提供了細胞生長的理想微環境，然而，高含水量亦使其機械與化學穩定性大幅下降，這也是團隊面臨的一大挑戰。
格拉茲科技大學化學生物基系統技術研究所的卡琳・斯塔納・克萊因謝克教授（Prof. Karin Stana Kleinschek）指出，團隊在設計水凝膠時，特別避免使用對細胞有毒的交聯劑*，而是借鑒自然界的穩定機制，成功開發出既能支撐列印結構、又不影響細胞活性的交聯方法。克萊因謝克表示：「我們的目標是確保細胞不僅能在結構中存活，還能自行分裂，並形成完整皮膚組織。」
新開發的3D列印皮膚模型在完成列印後，送往印度韋洛爾科技學院進行生物相容性測試。細胞培養實驗結果顯示，在二至三週內，細胞能夠穩定增殖並形成組織，且水凝膠材料無明顯細胞毒性，證實其可作為後續化妝品成分測試的基礎。克萊因謝克指出：「第一輪測試結果非常令人鼓舞。」接下來，我們將利用這套系統評估奈米粒子對皮膚組織的影響。」
自2004年起，歐盟即禁止針對化妝品成品進行動物實驗，2009年起更進一步禁止對化妝品成分動物測試。然而，至今仍缺乏全面可靠的人體替代模型，使得市場上對於安全評估方法的需求日益迫切。研究人員強調，此次的3D列印人造皮膚具有高度客製化、極高的生物相容性，不僅有助於化妝品領域，更有潛力應用於藥物測試、傷口癒合研究以及再生醫學等廣泛領域。
目前，TU Graz與VIT團隊正持續最佳化水凝膠配方，並預計在2025年底前完成第一階段的全面驗證，朝著臨床應用與商業化邁進，研究團隊希望，這項技術能讓「無動物實驗」的未來盡快來到人們眼前。
