东南大学教授张娟：器官芯片技术为体外皮肤模型带来新契机｜学术大会

6月16-17日，由《中国化妆品》杂志社和中国药科大学联合举办的“第二届化妆品研发和质量安全前沿学术大会”，在南京丽湖雅致会展中心盛大举行。

这是一场专注于学术前沿与科研成果产业化的专业大会，是聚焦中国化妆品研发与学术交流探讨的科技盛会。为期两天的大会里，聚集了来自全国各地的500多名化妆品行业人士，包括行业监管领导、科研院所及高校专家学者、知名企业专家以及企业的技术产品合规管理相关人员。

体外替代技术

成为化妆品安全评价新趋势

化妆品的质量评价主要是关注其安全性和功效性，自1959 年出版的《人道实验技术法则》中首次系统提出3R理论以来，它已经成为生物医学科学研究以及相应法规管理的普遍的一个准则。

在化妆品领域，以欧盟为首的全球众多国家和地区率先在化妆品安全评价中实施了动物实验禁令。美国环境保护总署还提出在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。因此体外替代技术成为化妆品安全性评价的必然趋势。

而我国安全性评价替代技术的发展的虽然相对较晚，但在近十年国家政策推动和各方共同努力下，取得了一定的成绩和进步。首部化妆品安全评价的国家标准是1987发布的《化妆品卫生标准》，先后制修订形成了1999年版、2002年版和2007年版。2015年，发布了现行的《化妆品安全技术规范》，此次规范修订也标志着我国化妆品技术法规与国际化妆品标准的进一步接轨。

在2021年开始施行的《化妆品监督管理条例》中，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，同时要求对化妆品的功效宣称进行评价，而目前化妆品功效评价的工具和标准缺乏，因此发展能够模拟人皮肤生理与病理的评估模型与方法尤为迫切。

在皮肤替代的模型中，基于人源细胞建立体外皮肤模型的方法，可能是最接近人的皮肤器官生理特点的一个评价模型，也是基础科研和个护产品监管过程中的有力工具。

目前商业化的体外皮肤模型主要有3D培养的重建人体表皮，全皮等模型，采用体外人皮肤模型进行皮肤刺激性、腐蚀性等实验，已被纳入了OECD标准。同时，我国也已逐步建立国家标准，各项政策法规的建立和完善，都预示着体外人体的皮肤模型将为生物学评价领域提供更广阔的空间。

但是，在人工皮肤模型发展中，极具挑战的就是皮肤所具有的屏障和微生理系统，在这种情况下，器官芯片技术的发展，就为下一代人工皮肤模型带来了契机。

器官芯片技术创新

为安全评估提供新方法

人体器官芯片是一种体外模拟人体器官功能单元的微型细胞培养系统。通过结合微流控技术、干细胞技术、微纳制造技术等，在芯片上构建三维的人体器官生理微系统。为人体健康模型、疾病模型的构建、环境健康评估提供了新的研究范式。相较于动物实验和2D细胞培养技术，器官芯片实验周期短、费用低等优点，还能够动态的获取微组织/器官与环境的互作信息，获得高通量的数据。

目前，在药物研发、毒理学研究、个性化医疗等领域，器官芯片都提供了新的解决方案，2015年Nature杂志发表评论称器官芯片是未来替代动物实验的变革性技术，2016年被达沃斯论坛评为世界十大新兴技术，东南大学以顾忠泽教授为首席科学家的研究团队成功构建了心脏、肝脏、皮肤、脑、肺等十余种具有生物功能性人体器官芯片。

结合化妆品安全评价的需求与皮肤类器官和器官芯片技术的最佳特征，皮肤器官芯片能够解决皮肤模型研究中的重大技术挑战。例如对生化微环境的控制、营养供应的控制、生物力学的控制、组织和组织以及多器官相互作用的建模等。

皮肤芯片构建和的方案，主要包括设计并加工适合皮肤细胞生长分化的芯片，并建立对应的流路系统；开发适合皮肤细胞生长的生物材料，利用人源的皮肤细胞和干细胞转化的皮肤细胞进行皮肤芯片构建，并完成相应的生物学评价。

目前，科学家们用皮肤芯片开展了皮肤渗透性和毒性研究，皮肤刺激性实验，相应方法可作为将来化妆品安全性评估的动物替代模型的新方案。

此外，还利用个皮肤芯片开展了抗衰老，美白等化妆品原料的功能性研究，进行有效成分筛选。以上方法的成功实践为化妆品安全性和有效性的评价带来了新的创新技术。对于皮肤芯片评价的愿景，我们希望在皮肤芯片这样一个基础上，对化妆品原料进行器官芯片的安全数据库建库，同时结合人工智能技术进行模拟训练。最终，构建一个基于化妆品皮肤芯片的安全性和功效性评价与检测的平台。

AI皮肤诊断融合

有利于化妆品安全评价

随着AI技术的发展，目前对于AI皮肤的诊断成为研究热点，考虑到化妆品的安全性与不良反应的密切关系，功效性与皮肤生理状态的密切关系，团队也开展了AI多模态技术研究。

皮肤AI已经从图像中的简单识别疾病，扩展到了皮肤细粒度特征识别，将诊断中最重要的身体部位，皮损属性等特征信息，综合起来给出诊断，不仅提升了精度，还改进了结果的可解释性除了对细粒度特征的识别，目前的AI技术还引入了多模态融合算法，能提高模型的泛化性能和精准度。

基于皮肤外观数据，AI发展现在已经有了长久的进步，这是得益于图像采集成本持续降低，比如手机等电子设备的使用，但是皮肤的生物数据如何组织细胞基因代谢蛋白等依然是稀缺的。

那么如果能够通过皮肤器官芯片来降低这些采集成本和伦理问题，同时获取更多的大规模组学数据，就会使得未来基于多组学数据，AI护肤品的功效和安全性评价成为可能，所谓可能就是从化妆品的开发到不良反应以及功效的评价形成一个闭环。

更多嘉宾演讲精华将在《中国化妆品》公众号陆续发布，敬请期待。