一种人工皮肤的制备方法

1.本技术涉及生物医学设备领域，具体而言是一种人工皮肤的制备方法。


背景技术：

2.皮肤组织作为人体当中最大的器官，是人体隔绝外界物质的主要屏障，其具有复杂的多层结构用来保护器官和组织，保证人体内部免受机械性、化学性、物理性和病原微生物性的侵袭，对生命的维持发挥不可缺少的作用。而皮肤在日常生活当中往往会与各类化妆品进行直接接触，因此一个合适的皮肤模型可以进行皮肤功能测试及更清晰准确的向大众展示化妆品的功效。当前的人工皮肤主要能表现出的是一些类人类皮肤的触感，以及运用于药代动力学实验或毒性实验，然而这样的皮肤结构从观感上不够具体，皮肤的纹理结构、真实的触感以及其类人类皮肤的力学性能及生物相容性都有所缺乏，使得在各类产品的展示上，包括美白和触感等方面都无法得到全面的展现。
3.因此，需要一种新的人工皮肤的制备方法，以获得一种含仿生纹理结构的人工皮肤。使得获得的人工皮肤可以用于各类化妆品的涂抹和展示，高度仿生的纹理结构以及与人体皮肤相近的水凝胶材料可以更好地模拟人体皮肤。在保证效果的同时，还兼顾考虑量产及操作便利等，以克服上述缺陷。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种人工皮肤的制备方法，通过合成材料和合理的制备步骤，实现了实现高度仿生的皮肤结构，更好地模拟皮肤。让皮肤功能测试及涂抹化妆品研究时更贴合人体最真实的皮肤性能。为皮肤功能测试及化妆品类产品的推广提供良好的平台。
5.为了达到上述目的，根据本技术的一方面，提供一种人工皮肤的制备方法，包括：准备合成材料的步骤；以及，三维打印的步骤；其中，在所述制备合成材料的步骤中，所述合成材料包含水凝胶和光引发剂，所述水凝胶与所述光引发剂的体积比为7.5：1；在所述三维打印的步骤中，通过三维打印装置将所述合成材料制成人工皮肤，或者通过三维打印装置制备用于制成人工皮肤的模具；并且，所述制备方法制成的人工皮肤的表面具有复数条纹理，并且，所述复数条纹理的分布模拟人体表皮纹理。
6.在一些实施例中，所述人工皮肤的表面的复数条纹理的深度为35～140微米。
7.在一些实施例中，所述人工皮肤的表面的复数条纹理之间的间隔为50～300微米。
8.在一些实施例中，所述合成材料还包含改性生物可降解高分子材料，所述改性生物可降解高分子材料为甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物修饰改性的胶原、明胶或葡聚糖中的一种或几种组合。
9.在一些实施例中，所述光引发剂与所述改性生物可降解高分子材料的体积比为 2:1～1:20。
10.在一些实施例中，所述光引发剂为lap。
11.在一些实施例中，所述制备方法还包括模型建立的步骤，在所述模型建立的步骤中，采集人体表皮图像，并通过三维建模软件建立人工皮肤模型。
12.在一些实施例中，所述三维建模软件为solidworks。
13.在一些实施例中，所述制备方法还包括翻模的步骤，在所述翻模的步骤中，将所述合成材料置于所述模具内，经固化后获得所述人工皮肤。
14.在本技术中，通过合理选择用于制成人工皮肤的合成材料，以及结合三维建模和三维打印的步骤，获得了一种可以模拟人体表皮结构的人工皮肤的制备方法。通过本技术所述制备方法制成的人工皮肤，具有人体表皮的纹理结构，实现高度仿生的皮肤结构，更好地模拟皮肤。让皮肤功能测试及涂抹化妆品研究时更贴合人体最真实的皮肤性能。为皮肤功能测试及化妆品类产品的推广提供良好的平台。本技术所述制备方法制成的人工皮肤具有高仿真、广适用以及可量产等优点。
15.与现有的人工皮肤模型相比，本技术所述的制备方法可以在保证高度仿生的模拟皮肤表面特征、力学性能及生物相容性的同时提高了操作便利性以及效果可视性，为皮肤功能、化妆品类的推广研究提供了良好的平台。
附图说明
16.图1a是根据本技术一实施例的制备方法中建立的人工皮肤模型；
17.图1b是根据本技术一实施例的制备方法获得的人工皮肤；
18.图2a和图2b是根据本技术一实施例的制备方法获得的人工皮肤在化妆品涂粉测试中的电镜图。
具体实施方式
19.以下，结合具体实施方式，对本技术的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本技术，而非对本技术的限制。
20.在本实施例中，提供一种人工皮肤的制备方法，包括步骤1：准备合成材料。
21.在步骤1中，所述合成材料包含水凝胶、光引发剂和改性生物可降解高分子材料；其中，所述水凝胶与所述光引发剂的体积比为7.5：1，所述光引发剂与所述改性生物可降解高分子材料的体积比为2:1～1:20。
22.所述水凝胶为本领域常规的市售水凝胶，所述光引发剂为lap，所述改性生物可降解高分子材料为甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物修饰改性的胶原、明胶或葡聚糖中的一种或几种组合。
23.在本实施例中，所述人工皮肤的制备方法还包括步骤2：模型建立。
24.在步骤2中，采集人体表皮图像并数字化，然后通过三维建模软件建立人工皮肤模型；其中，所述三维建模软件为solidworks。
25.图1a所示的是在所述步骤2中建立的人工皮肤模型。如图1a所示，在所述步骤2 中建立的人工皮肤模型呈现出一种凹凸不平表面情况，实际这种凹凸的偏差在10～100微米之间，与人体皮肤表面形貌及力学性能相近。纹理与纹理之间的间隔也并不均一，大致在50～300微米之间，纹理分布与实际人体表面的分布相近。
26.本领域技术人员可以理解的是，在所述步骤2中，可以通过本领域已知的常规手段
采集人体表皮图形并数字化该些采集到的人体表皮图像，进而通过三维建模软件建立人工皮肤模型。
27.在本实施例中，所述人工皮肤的制备方法还包括步骤3：三维打印的步骤。
28.在所述步骤3中，通过三维打印装置将所述合成材料制成人工皮肤，或者通过三维打印装置制备用于制成人工皮肤的模具。
29.本领域技术人员可以理解的是，在所述步骤3中，可以利用本领域已知的常规三维打印装置进行三维打印，利用所述步骤1获得的所述合成材料，根据步骤2建立的人工皮肤模型，进行三维打印以获得人工皮肤。
30.图1b所示的是在所述步骤3中获得的人工皮肤。如图1b所示，所述步骤3获得的人工皮肤的表面具有复数条纹理，并且，所述复数条纹理的分布模拟人体表皮纹理。经检测表明，图1b所示的人工皮肤的表面的复数条纹理的深度为35～140微米，所述人工皮肤的表面的复数条纹理之间的间隔为50～300微米。
31.此外，经实验表明，在三维打印后，所述合成材料中的水凝胶内的水分会蒸发，导致最终获得的人工皮肤的整体尺寸会略小于所述步骤2中建立的人工皮肤模型的整体尺寸，人工皮肤的表面的纹理根据实际打印情况在深度上有一定偏差，但是每个凹凸面都能在表面上用肉眼所观察到。
32.同时由于不同的水凝胶材料的性能可以根据合成时的材料量而有所区别，因此在实际制备人工皮肤的过程当中可以调节水凝胶的材料来控制人工皮肤的触感和力学性能，从而具有表征不同年龄段人群皮肤特性的潜力。
33.在另一个实施例中，在所述步骤3中，通过三维打印装置，根据步骤2建立的人工皮肤模型，制备用于制成人工皮肤的模具。因此，所述人工皮肤的制备方法还可以包括步骤4：翻模。在所述步骤4中，以本领域常规的模具材料，通过三维打印装置制成模具，然后将步骤1获得的合成材料置于所述模具内，经固化后获得所述人工皮肤。
34.由此，本实施例的所述人工皮肤的制备方法通过合理选择用于制成人工皮肤的合成材料，以及结合三维建模和三维打印的步骤，获得了一种可以模拟人体表皮结构的人工皮肤的制备方法。通过上述制备方法制成的人工皮肤，具有人体表皮的纹理结构，实现高度仿生的皮肤结构，更好地模拟皮肤。
35.以化妆品为例，化妆品涂抹的实际效果图如图2a和图2b所示。在本实施例获得的人工皮肤上涂抹的粉末是市售的常规化妆品。在化妆品涂抹的过程当中，仅需要保证每个人工皮肤上的化妆品能覆盖人工皮肤的表面并形成一层涂抹层即可。并且，可以使用粉刷等物品对人工皮肤进行均一相涂抹。
36.由此，如图2a和图2b所示，由于本实施例制成的人工皮肤与真实皮肤的结构相近，在涂抹时可以看到各个纹路的区别，从而可以研究化妆品的细润度、与皮肤的贴合情况以及化妆品的分布等情况。
37.由此，本技术所述的人工皮肤的制备方法制成的人工皮肤，可以让皮肤功能测试及涂抹化妆品研究时更贴合人体最真实的皮肤性能，为皮肤功能测试及化妆品类产品的推广提供良好的平台。
38.本技术已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本技术的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本技术的范围。相反地，包含于权利要求书的精神
及范围的修改及均等设置均包括于本技术的范围内。