皮肤器官芯片，化妆品安全评价创新研究趋势

化妆品质量评价主要是关注其安全性和功效性，在过去通常是采用动物实验进行毒性、刺激性等测试方法进行。自《人道实验技术法则》中提出的3R理论（Reduction, Replacement, Refinement）在全球推行后，更多科学方法被开发和采用，以减少或替代动物实验，如体外测试、细胞培养等。

2013年3月，欧盟委员会下令全面禁止在动物身上进行化妆品成分测试。美国环境保护总署提出在2035年前将停止在环境评测技术和产品中使用哺乳类动物进行评估。

随着我国《化妆品监督管理条例》、《化妆品功效宣称评价规范》及《化妆品安全评估技术导则》等法律法规的逐步施行，不仅与国际化妆品的检测标准进一步接轨，而且强调了按照风险程度对化妆品和化妆品原料实行分类管理，并同时要求对化妆品的功效宣称进行评价的原则。

因此开发动物替代的体外重组皮肤模型，应用于化妆品的皮肤刺激性、腐蚀性、渗透性等安全和功效评估的重要性和迫切性凸显。

皮肤器官芯片是一种新兴的组织/器官模型构建的颠覆性技术。与传统静态皮肤模型相比，基于器官芯片技术的皮肤芯片可改善皮肤模型的功能，并实现自动化和模块化的构建或检测。

艾玮得生物器官芯片团队与东南大学苏州医疗器械研究院、中国食品药品检定研究院一起，共同开发了一种高仿真的皮肤器官芯片，可进行化妆品的刺激性或非刺激性的准确预测。

表皮芯片结构及表皮形成示意图

艾玮得生物研发人员设计了一种可培养和分化原代人角质形成细胞的微流控芯片(iEOC)，经过气液培养，表皮芯片上形成的表皮模型表现出类似于在人正常表皮中观察到的组织学特征：增殖的基底层和分化的棘层、颗粒层、角化层。特别是 TEER 值可达到 3 kΩ cm²，由于增强的屏障功能，可阻止超过 99% 的低分子量荧光染料渗透。进一步的免疫荧光分析还显示了典型的角蛋白特征表达，包括角蛋白-14、角蛋白-10、兜甲蛋白、内批蛋白和丝聚蛋白。相关表征预示该构建的表皮芯片具有人正常表皮的屏障和生物学功能。

构建的表皮结构与人正常皮肤结构对比（a）表皮芯片（b）示意图（c）人正常表皮（d）人正常全层皮肤

随后，使用iEOC进行化学品的刺激性检测，根据OECD 439提供的检测方法，通过 MTT 法对10种已知刺激性的化学品进行了检测，结果显示iEOC可以准确区分化学品的刺激性与非刺激性。由于皮肤刺激性是一种复杂的生理机制，研究进一步检测了炎症因子的释放和屏障功能的变化，结果显示刺激性化学品接触会导致IL-6 and TNF-α等炎症因子的表达量增高，TEER值的下降以及紧密连接蛋白ZO-1的表达下降。刺激反应的初步检测显示可以区分不同物质的刺激性，也提示具有真皮、血管等结构的复杂皮肤模型的构建需求。

非刺激性物质异丙醇与刺激性物质作用于iEOC的刺激反应

利用体外重组表皮模型进行皮肤刺激性和腐蚀性预测在国际上已通过欧盟验证并被OECD认可载入指南439和431，国内由中国食品药品检定研究院牵头，进行化妆品替代方法的研究和验证，多家机构联合进行相关标准的验证和制定，艾玮得生物积极参与其中，目前艾玮得皮肤芯片技术作为中国器官芯片模型标准，已获得国家标准化管理委员会立项，为我国器官芯片技术和评估标准的确立打下基础。

作为化妆品功能性与安全性评估的一部分，使用皮肤器官芯片可控制临床试验风险，又符合伦理道德规范，可应用于皮肤美白检测服务、皮肤刺激性检测服务、皮肤光毒性检测等广泛层面。艾玮得皮肤芯片作为一种体外皮肤刺激性评估模型，也可为化学品、制药、医疗器械等多种应用方向的高通量检测提供创新研究方法。


江苏艾玮得生物科技有限公司（AVATARGET）成立于2021年，是一家专注于人体器官芯片及生命科学设备研发与生产的创新科技公司。艾玮得核心技术转化于东南大学器官芯片科研团队，技术成果已成功应用在新药研发、精准医疗、疾病建模、美妆安全性评价等科研场景中。

目前，艾玮得与国内外知名药企，多所医院、研究机构及高校等40余家单位达成深度合作，包括恒瑞、先声、齐鲁、美国哥伦比亚大学、江苏省人民医院、江苏运动健康研究院、鼓楼医院、上海第六人民医院、军区总院、颐华医药等，持续推动器官芯片在更多高端医疗器械领域的应用，助力生命科学快速发展。



文献来源：
Construction of a high fidelity epidermis-on-a-chip for scalable in vitro irritation evaluation. Lab Chip, 2021, 21, 3804.