微流控皮肤芯片：在人体皮肤模型中的应用

非诚勿扰孟非

皮肤在人体中发挥着至关重要的作用，不仅维持着体内稳态平衡，还是化妆品和医药品的直接作用区域。尽管体外皮肤模型已经取得了广泛的成就，但它们并没有完全模拟出人类皮肤的复杂性，临床前药物试验仍依赖于动物模型。动物实验不仅药物开发成本高昂，失败率也较高。目前，皮肤芯片（SoC）模型通过精确控制细胞微环境和诱导相关机械信号，成功克服传统细胞研究多方面局限。SoC展现了较强的屏障特性、血管形成以及表型分化能力，但诸如生成皮肤附属物如毛囊、汗腺和色素等功能仍面临着挑战。
本文综述了SoC平台的研究进展，重点描述设备制造（their fabrication）、机械信号、传感器以及血管形成等内容。

前言

皮肤病是继其他疾病之后全球第四大非致命性疾病，影响约19亿人，占全球人口的三分之一。尽管皮肤病通常不直接致命，但它们给患者带来的耻辱感以及对其自尊和心理健康的影响不容小觑。仿生皮肤等效物的出现为我们提供了新的视角，极大地促进我们对健康和患病皮肤的研究。这些等效物能够应用于医药品及化妆品的开发和测试，以及研究如紫外线辐射等环境刺激对皮肤的生物效应。并且，它们还能在新型疫苗输送和再生医学领域发挥关键作用，为动物试验提供了宝贵的替代方案。
传统细胞培养平台由于微环境的复杂性及其控制方面的不足，体外细胞的生物活性与在人体组织内部的行为差异较大，这限制了二维和三维传统培养模型在推导特定组织功能、模拟病变组织或准确预测体内药物系统性活动方面的能力。微流控技术与细胞培养技术的结合，推动了微生理系统（即微细胞培养模型）的诞生。基于细胞的生物传感器在药物和病原体特性研究方面的初步发展，为在微流控平台上模拟器官关键功能单元提供了基础，这些平台后来被称为“芯片上的器官”（OoC）。
这些OoC平台致力于重现人类原生组织的生物组成、功能以及环境，以弥补传统体外实验方法与人体实际状况之间的差距。这一点在重建具有生理相关性“芯片上的肺”中得到了验证，该模型能够模拟生理条件下的肺泡-毛细血管界面，并进行动态灌注。此后，微流控芯片成功模拟了心脏、肝脏、肠道、肾脏、血脑屏障和血管等不同器官的关键功能单元，研究者之后还开发了模拟癌症或炎症等病理条件“芯片上的癌症”或“芯片上的炎症”等模型。
微流控皮肤芯片（SoC）设备已经证明了它们在改善皮肤屏障功能、增厚表皮和角质细胞分化方面的优势。当它们与其他多个器官芯片（OoC）设备连接，形成人体芯片（用于评估全身效应）时，它们的应用潜力更为强大。通过高度模拟人类组织的特性，SoC模型有望提供精确的预测能力，进而减少在临床前测试中表现良好却在临床试验中失败的药物数量，并降低那些在动物身上无效但在人类身上可能有效的药物被淘汰的风险。
本文概述了人类皮肤的解剖学和生理学特点，并强调了生物模拟皮肤模型所需的关键要素。然后讨论了当前最先进的制造技术，以及详细介绍了SoC设备在细胞培养灌注、血管形成、皮肤模型中的机械力以及细胞健康评估方法等方面的关键进展。

一、 仿生皮肤模型的要求

皮肤屏障具有三种潜在的穿透途径：细胞间、细胞内以及跨附属物。最外层的表皮层高度组织化，含有复杂的脂质混合物，因此它对亲水分子具有不渗透性，只有非常小且高度亲脂性的分子才能通过。细胞之间形成的紧密连接是皮肤屏障特性的核心，它调控着分子在细胞间的运动。散布的间隙连接通道由跨膜蛋白构成，这些通道选择性地限制大分子的转变，但允许离子通过。此外，毛发提供了一个特殊的途径，让无法在细胞间或细胞内扩散的分子量较大的离子或分子，有机会进入更深的皮肤层。然而，毛发仅占据皮肤总表面积的一小部分，所以其在药物渗透中发挥的作用相对有限。由于一些渗透途径会因体内功能改变而发生显著变化，其渗透性筛选的准确性也将受到影响。因此，开发一种能够准确反映透皮给药在人类皮肤中效果的皮肤模型，将面临巨大挑战。
在SoC的具体应用中，可以根据需求对不同的皮肤层次进行模型构建。但在规划实验与结果解读时，我们必须充分考虑到表皮角质形成细胞与真皮成纤维细胞之间复杂的协同作用。另外，皮下组织的脂肪细胞在细胞间的通信中扮演了重要角色，它们有助于成纤维细胞的迁移并在伤口愈合过程中发挥功能。
作用于细胞的机械力对皮肤模型功能有着显著影响，这些机械力在模型实验中应当得到重现。在人类组织中，机械转导（细胞将机械信号转化为生化反应的过程）在细胞调节中扮演着不可或缺的角色。然而，目前的细胞培养技术尚未能完全模拟这些机械刺激，这可能会导致细胞形态和表型表达发生变化。

二、SoC平台概述

SoC平台能够重现器官的关键功能单元，并将多个体外模型（OoC）连接起来，形成一个完整的人类芯片。具有可控和可定制的机械性能、持续的介质灌注、对管腔内容的访问，以及可施加精确的剪切应力、拉伸力和压缩力。通过将皮肤模型缩小到微观尺度，所需的培养基和细胞数量可以减少至原来的1/36，并且流体与组织的比例可自定义设置。
用于制造微流控设备的材料多种多样，包括硅基弹性体，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、玻璃和热塑性聚合物，如聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。通常，这些材料具有生物相容性和光学透明性，因此适合进行各种基于细胞的实验。在这些材料中，PDMS因其图案化微尺度特征、灵活性、气体渗透性以及与玻璃基板的结合能力而广受欢迎。然而，PDMS的疏水性和多孔性可能会导致包括许多药物化合物在内的小分子的吸附。相比之下，热塑性聚合物则是不透气的，因此不会吸附小分子，并且可以使用各种微加工技术进行雕刻。
SoC平台通常包含一个Transwell支架或多孔膜，将表皮与真皮和上皮细胞分隔，或将皮肤模型与下方的灌注培养基分隔，以允许如药物或细胞因子等大分子扩散进入皮肤模型。SoC平台面临的挑战包括ECM的组成以及它将如何与细胞和芯片进行交互。胶原蛋白是天然的ECM主要组成成分，因此它是最常用的ECM材料。但随着成纤维细胞的增殖，会导致胶原蛋白收缩并从膜上脱离，从而允许化合物通过并影响皮肤渗透测试。与聚酯相比，聚碳酸酯与胶原蛋白的结合能力更强，减少了脱落，但由于它是不透明的且自发荧光，因此在使用显微镜检查时不太适用。

三、SoC平台优势

3.1 可灌注皮肤模型

培养基灌注是微流控设备的一个标志性特征，有助于清除细胞产生的废物，提供新鲜、营养平衡的培养基，以延长细胞在体外的寿命。更重要的是，培养基灌注能够对细胞产生剪切应力。剪切应力是指由粒子流过或滑过物体时产生的与物体平行的力，这种力普遍存在于人体中，最明显的例子是血液流经我们的血管。人体内部所有的器官都受到一定程度的剪切应力，特别是在羊膜囊内的胎儿发育期间。我们的皮肤也不例外，血管内壁的内皮细胞对流体流动的变化很敏感，动脉壁上的流动干扰与动脉粥样硬化之间有明确的联系。虽然剪切应力对血管健康的影响已经引起了广泛关注，但其在皮肤组织上的影响却鲜有人关注。据报道，对皮肤组织施加剪切应力可以改善屏障功能、促进表皮分化以及增加皮肤组织中的成纤维细胞密度。
目前，我们已探索了多种用于灌注培养基的方法，这些方法可以分为泵驱动或重力驱动解决方案，其中通常使用蠕动泵或注射器泵来产生流体流动。另外，为了简化泵送装置来减小微流控系统的尺寸和成本，已经探索了通过机械、热、电、气动或压电机制驱动的内置微泵。通常，泵送设备需要使用管道，这可能会增加交叉污染的风险，并且设置起来耗时。但它们可以长时间地对流速进行编程和精细控制。相反，使用定制摇摆平台通过微流控通道再循环培养基的重力驱动方法，避免了管道和复杂的设置要求。但它们缺乏对流速的精细控制，随着时间的推移，容易受到静水压力变化的影响，降低了新鲜培养基灌注和废物清除的能力。
在微流控体外皮肤模型中，通常会使用多孔膜来分隔皮肤等价物与培养基，这样可以使培养基中的氧气和营养物质渗透到皮肤的真皮层中。然而，很多SoC系统主要侧重于在基底层的单侧培养基灌注，往往忽视表皮层。有研究显示，在通风前的培养过程中，表皮层暴露于剪切应力会引发多种形态变化，包括柱状基底角质细胞的极化、细胞骨架的重组、上皮表型的优化以及活性表皮的增厚。此外，剪切应力的强度也会影响角质细胞的存活率。具体来说，低剪切应力（0.06 dyne cm−2）被证实有助于改善表皮模型，而高剪切应力（6 dyne cm−2）则可能导致细胞损伤。因此，在细胞培养过程中，我们应该考虑采用低剪切应力条件下的双侧灌注方式，以进一步优化和改善皮肤模型。

3.2. 机械刺激的整合

目前已知细胞行为受到部分生理相关的机械力的调节，包括循环拉伸、剪切应力和基质硬度，以及非生理上相关的力，如脉冲超声波或低强度激光疗法。脉冲超声波系统结合了商业或定制/微型化的超声波换能器，通常被用于细胞的机械刺激。并且，脉冲超声波已被证明可以增加皮肤成纤维细胞的增殖和促进伤口愈合。这些系统提供了可调强度的高空间分辨率，并且可以排列成阵列以进行高度并行的实验。



3.2.1. 基质刚度
我们对细胞及其功能的认知主要基于传统的细胞培养技术。然而，这种培养方式通常是在不符合人体生理刚度的塑料或玻璃表面进行的，这让人对其在人体环境中的真实性产生了质疑。人们普遍认为，基质的硬度对于贴壁细胞的发育、分化、形态和再生具有调节作用。贴壁细胞是指那些无法悬浮在液体中存活的细胞，它们必须附着在基质上才能生存。在人类皮肤组织中，成纤维细胞被由胶原蛋白构成的细胞外基质（ECM）所包围，这个环境为细胞的生长和细胞间的相互作用提供了一个柔软而有弹性的空间。而活角质细胞则位于这个富有弹性的真皮层之上，它们依赖于这一层真皮提供的柔软基质来附着。研究还发现，在生理相关的杨氏模量范围内（1.6至0.05 MPa），随着基质硬度的增加，角质细胞的增殖能力也会增强，这显示出了它们的机械敏感性，并强调了模拟细胞环境以匹配体内特性的重要性。
然而，在微流控SoC中，常用的材料如聚二甲基硅氧烷（PDMS）以及皮肤模型通常培养的可渗透聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜，其杨氏模量高达2至2.6 GPa，这比人类皮肤组织要硬得多。因此，这种硬度可能会增强角质细胞的粘附强度，但与人体内的真实环境存在一定的差异。

3.2.2. 周期性拉伸
研究发现，当皮肤模型受到循环拉伸时，真皮成纤维细胞会加强表皮生长因子的分泌，进而促进角质细胞的不对称迁移，加速伤口的愈合过程。目前已探索了多种用于体外诱导细胞周期性拉伸的驱动方法，包括气动、压电、电磁、光学、电热或介电泳等，其中气动方法最为常见。市面上可购买的拉伸设备，如BioEquip、Flexcell、 TA instruments、和STREX Inc等，提供了从手动操作到集成显微镜、生物反应器和培养基灌注的全自动双向拉伸设备的多种解决方案。
目前，在微流控SoC系统中已初步实现了拉伸模拟，以建立更接近人类组织的细胞环境。Mori等人通过开发一种具有可灌注血管的可拉伸皮肤芯片平台，实现了复杂性的提升。该平台模拟了皮肤细胞在人类组织中暴露的机械信号，实验设备包括一个灵活的硅橡胶培养系统、一个用于培养基灌注的外部泵，以及一个利用步进电机产生运动的拉伸装置。在真皮培养过程中，尼龙线通过组织缠绕形成通道，然后将这些通道植入内皮细胞来制造血管。结果显示，以0.05 Hz的频率施加10%的应变，皮肤等效物的表皮厚度比静态皮肤等效物高2.3倍，并且表达的角质细胞分层和形态更接近典型的人类组织（如图3b、c中所示）。此外，当真皮层暴露于循环拉伸和灌注时，成纤维细胞密度增加（如图3e所示），这为机械力在成纤维细胞增殖、迁移和胶原蛋白密度中起重要作用的理论提供了有力依据。
循环拉伸的另一个应用是模拟年龄对皮肤的影响，如Lim等人所展示的，他们制作了一种皱纹皮肤芯片来测试抗皱化妆品的效果。通常物理刺激会使皮肤承受压力，导致过早衰老的迹象，这种效应可以被利用来生成皱纹皮肤等效物。其机制是使用电磁铁的吸引和排斥来拉伸包含次级磁铁和皮肤等效物的PDMS芯片来制造装置。通过改变供给电磁铁的功率或调整PDMS混合物的刚度来改变皮肤模型的应变。在0.01Hz的频率下达到10%的应变时，获得了最佳的皱纹生成效果。

3.3. 血管形成
血管形成方法可以分为预血管化基础和基于血管生成/细胞基础两种。在预血管化基础方法中，内皮细胞接种前会先构建微血管通道。而在基于血管生成/细胞基础的方法中，内皮细胞受到生长因子的刺激以实现组织血管化。血管生成是一个缓慢的过程，不适合较大的组织构建体或高效、高通量的应用，通常会首选预血管化方法。Scheller等人成功地证明了，可以使用脱氧胆酸钠对猪空肠段的血管进行脱细胞处理，然后再重新接种人类真皮微血管内皮细胞来制造血管。
3D生物打印技术能够同时精确挤出和定位多种细胞类型和生物材料，从而生成较为复杂的结构，这些结构在传统制造方法中很难实现。Kim等人通过使用定制的3D打印机制造带血管化的SoC证明了这一优势。该模型利用一个接种了内皮细胞的可灌注通道，重新构建了表皮、真皮层和皮下组织（如图4a所示）。通过3D打印与全层皮肤的生物打印同时制作了一个跨孔支架（图4b）。在此过程中，悬浮在明胶水凝胶中的人脐静脉内皮细胞的血管生物墨水挤出到通道中，进一步形成血管结构。明胶水凝胶能够在制造过程中施加的低温下保持其形状，随后在孵育过程中加热液化，形成可灌注的通道。据推测，真皮血管化将促进内皮细胞与表皮之间的生理交流，鼓励角质细胞分化并随后产生改进的皮肤模型。
通过组织学和染色成像证实了血管通道和类似活体皮肤结构的成功制造，包括具有极化的基底角质细胞、紧密的表皮-真皮连接以及充满脂肪细胞的脂质形成（图4c-i），图4j所示的结果证实了这一点。然而，与天然皮肤相比，全层模型中的Ki67（一种在细胞周期中干扰增殖的蛋白质）表达仍存在较大差异。除了3D生物打印外，还可以使用基于水凝胶相关技术，包括微成型和微流体纺丝来制造血管通道。





四、SoC平台功能性

4.1 用于实时监测皮肤健康的微传感器

传统的培养组织分析通常需要将组织从其原始容器中取出，以便进行化学固定和标记，但这些过程可能会改变细胞的形态及代谢，从而影响分析结果。由于传统二维和三维培养皿中的基底层无法触及，这通常限制了评估分析的准确度。并且，常见的分析往往仅在研究结果进行，这使得监测实验过程变得困难。然而，微流控电路和微传感器可以通过将光学、电化学和生化传感器集成到培养系统中来规避这些限制，从而实现高通量、连续、自动化的细胞健康监测，并尽可能减少干扰来提高实验的重复性。
跨上皮电阻（TEER）传感器常用于测量上皮和内皮单层的欧姆电阻，这样可以推断出有关紧密连接完整性的信息。商业TEER传感器通常需要将组织从其培养环境中取出，并需要较大的组织样本。亚历山大等人修改了配备Cellasys集成TEER传感器的体外诊断自动智能移动实验室（IMOLA-IVD），以适应表皮重建模型。除了TEER测量外，还定期测量pH值以确定细胞外酸化率。他们的系统能够在稳定的培养系统中非侵入性地监测代谢参数。此外，拉马丹和廷展示了一款带有嵌入式TEER传感器的免疫完整双通道芯片，以研究角质形成细胞与单核细胞之间的相互作用。该芯片在皮肤模型的上部和下部均配备了银/氯化银电极，会定期评估培养过程中细胞层的完整性和融合情况。该系统表明，与静态培养条件相比，动态灌注下的表皮紧密连接形成得到了改善。此外，TEER传感器的读数受温度、电流密度、培养基配方和细胞数量的影响，这意味着在设计实验和解释结果时必须谨慎。
除了紧密连接的完整性，通过集成传感器评估代谢参数还可以用来严格评估细胞健康。相关的代谢参数包括氧气、pH值、葡萄糖和乳酸，它们分别和细胞的呼吸、酸化和能量输出有关。张等人提出了一个模块化、互联的微流控电路，集成了光学、物理和生化传感器。一个计算机控制的微流控面包板负责实现通过物理传感器监测pH值、氧气和温度的流体路由时序，通过电化学传感器记录蛋白质生物标志物，以及通过显微镜来监测细胞形态。

4.2 皮肤疾病建模SoC

SoC设备的应用是通过模拟健康皮肤组织来实现的，但目前SoC系统中模拟的疾病种类仍然有限。组织工程使得各种化学物质或皮肤再生方法的渗透性筛选成为可能，该领域最近已扩展到模拟病理皮肤状况。当维持皮肤稳态的复杂级联反应受到干扰时，就会引起如银屑病中角质形成细胞或恶性黑色素瘤中黑色素细胞的异常增殖等疾病。另外，皮肤可能会受机械损伤或暴露于刺激物的影响，这可能导致炎症或过敏性接触性皮炎。常见的疾病建模方法包括向体外皮肤模型接种病变组织、应用刺激物诱发病理状态或造成机械损伤等以研究伤口愈合机制。
报道中的微流控装置具有四个通道，这些通道由多孔膜隔开，以区分内皮层、真皮层和表皮层及其各自的培养基，同时允许跨层扩散（图5a，b）。该模型暴露于已知的刺激性物质月桂醇硫酸钠（SLS）后，观察到紧密连接形成减少（图5c）、角蛋白产量减少以及角质形成细胞凋亡增加。最重要的是，随着SLS浓度的增加，观察到血管生成的增加。结果显示，硬脂酸三甲铵氯化物（SC），一种被归类为非刺激性化合物且广泛用于化妆品行业的化合物，在血管生成过程中对血管的数量、面积和长度有显著影响（图5d，e）。尽管SC对血管生成有影响，但对角质形成细胞的分析显示几乎没有刺激性迹象。这表明了观察全身效应的潜在优势，而不是限制致病性生物标志物的美容和药物筛选范围和效用。
Wufuer等人制作了一个模型，在SoC平台上重现了炎症和水肿的关键特征，随后评估了治疗药物地塞米松的疗效。这项研究展示了皮肤病建模在更好地理解疾病生物机制和评估潜在治疗路径方面的潜力。此外，SoC平台在评估抗纤维化药物方面也证明是有效的。Matei等人制作了一个血管化系统性硬化症模型，该模型展示了其重现纤维化疾病关键特征的能力，以及使用抗纤维化药物尼达尼布对该模型进行有效治疗的效果。

4.3 用于药物开发的皮肤芯片平台

SoC在药物和化妆品开发中的实用性是该技术的核心优势之一。作为人体的最外层器官，皮肤为透皮和局部给药提供了高效便捷的途径。如何利用皮肤模型来测试这些产品的治疗有效性和潜在不良副作用对于应用至关重要。由于种间差异，动物皮肤在生理和免疫等方面与人类皮肤存在偏差，这使得动物实验中获得的结果在人体上应用的可靠性受到质疑。SoC平台有望在相对低成本、高通量的平台上复制人体原生皮肤的生理结构和功能，以更好地代表体外皮肤，并取代伦理上复杂的动物实验。集成了嵌入式微传感器的微流控SoC平台除了生产改进后的生物模拟性皮肤模型外，还提供了实时自动记录关键诊断参数的功能，从而能够更加简化药物测试过程。
Lukács等人开发了一种SoC平台，可用于体外/离体监测粒子穿透皮肤屏障的情况。该平台包含三个功能单元：i) 药物输送舱；ii) 皮肤样本；iii) 受体室。待检查的药物包含在位于皮肤等效物上方的药物输送舱中，能够收集并检查皮肤基底层位置的接收舱内容物，以阐明粒子穿透情况。该平台使用了啮齿动物的皮肤，以评估咖啡因作为亲水性药物的模型穿透情况。虽然从该系统获得的结果与传统的Franz扩散池系统相似，但也有一些明显的不同之处，可能是由于咖啡因与 PDMS 外壳的非特异性粒子相互作用引起的。另外，在一种无泵微流控平台上培养的全层皮肤等效物，评估了抗衰老化妆品成分姜黄叶提取物（CLLE）。研究结果表明，50 µg mL−1的CLLE促进了皮肤的恢复效果，表明这是预防皮肤衰老的最佳浓度。尽管SoC平台尚未得到广泛应用，但它们在物质测试中的效用正逐步被验证。



五、结论和展望

改进 SoC 设备应集中在以下方向：
自我供给的微流控平台： 当前，循环拉伸的实现依赖于昂贵且笨重的外部设备，如真空泵、步进电机和电磁铁。另外，培养基的灌注也依赖于泵送设备或重力驱动的电机。为了让微流控设备成为生物实验室的主流工具，实验室芯片平台应当具备以下几个特点：价格亲民、完全可控、自给自足、操作简便、坚固耐用，即使是没有深厚工程背景的研究者也能操作和维护。

生理相关的材料：在生理相关材料的研究中，我们注意到体外皮肤替代品通常仅依赖于I型胶原蛋白。然而，自然界的细胞外基质（ECM）是一个更为复杂的系统，它包含了多种类型的胶原蛋白、其他纤维蛋白以及蛋白聚糖。这些成分共同赋予了皮肤独特且高度弹性的特性。但这些特性在现有的皮肤模型中往往难以完全复制，为了更准确地模拟皮肤的生物物理特性，我们需要专门开发新型的替代聚合物或水凝胶。

微血管的完全复制：虽然先进的血管形成SoC模型已经能够模拟出静脉或动脉尺度的血管，但它们在复制微血管特有的毛细血管方面还存在明显不足。这种不足主要是横截面面积限制，导致这些模型与真实的人体组织相比存在显著差异。这种限制不仅影响了内皮细胞和成纤维细胞之间的正常交流，还影响到血压的生理波动以及营养物质的正常扩散。目前，与毛细血管尺寸相近的血管尚未被成功开发且整合到SoC模型中。

纳入多种细胞类型：在当前的SoC模型中，生物模拟的能力受限于系统中包含的细胞或附属物的种类，这在一定程度上缩小了其可能的应用范围。为了拓展SoC模型的潜力，我们有必要将更多的细胞类型（如黑素细胞、默克尔细胞和免疫细胞）以及附属物（如毛囊和汗腺）纳入其中。幸运的是，3D生物打印技术为我们提供了一种便捷的方式，能够轻松地将多种不同的细胞类型整合到模型中。在改进SoC模型时，我们应充分利用这一技术来增强模型的生物模拟能力。

模块化微流控电路：尽管已经提出了具有可互换外部元件（OoC）和传感器的概念，但特定于皮肤的系统尚未实现。根据SoC设备的需求进行电路定制，将显著提升皮肤模型的功能，实现分析过程的自动化，促进组织健康的实时监测。更重要的是，用户可以根据自身需求选择合适的模块，极大地增加了系统的灵活性。此外，用户友好的界面将简化实验操作，有效提高实验室中设备的使用率。

先进组织工程与 SoC 的协同作用：实验中，患者的基因组成被标准化处理，往往忽略了性别、种族或年龄等个体/亚组水平的差异。如果能结合来自特定患者的诱导多能干细胞（iPSC），SoC将成为个性化医疗领域的强大工具，能够进行患者特异性测试如过敏测试等，并且不会给患者带来不适。

从简单的2D培养到生理上更贴近现实的OoC建模的转变，预示着“芯片上的人类”时代的到来。皮肤相关研究特别是经皮给药系统分析，是这一愿景的关键组成部分。同时，对生理和病理皮肤状况的建模，有助于我们更深入地理解皮肤及其相关疾病（如皮肤癌、纤维化、银屑病、接触性过敏和刺激），从而更好地制定和测试治疗方法的疗效。一个功能完备的SoC模型，能够突破以上限制，并对药物和化妆品筛选、皮肤疾病建模以及开发有效且高效的个性化医疗有着深远影响。

*本文核心内容来自文献汇编，仅做学术交流和参考



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