전 세계적으로 동물실험을 실시한 화장품의 유통 판매가 금지됨에 따라 기능성 피부 모델의 수요가 급격히 늘어났다. 동물 collagen을 사용한 3D 지지체는 수축 문제가 있기 때문에 collagen을 사용하지 않고 scaffold에 fibroblasts를 배양하여 자체 ECM 분비를 유도하여 수축 문제를 해결 할 수 있다. 본 연구에서는 인체 삽입이 허가된 silk fibroin scaffold를 이용하여 무수축 전층 피부 등가물을 제작하였다. NaCl 입도 분포에 따른 scaffold의 기공률과 기공 분포를 최적화하였고, skin-on-a-chip에서 vascular endothelial cell의 유무에 따른 피부 등가물의 histology, 장벽층 단백질 발현 정도 등을 비교하였다. vascular endothelial cell을 사용 하였을 때 두께에 상관 없이 피부장벽을 이루는 각질층이 관찰되었다. 따라서, 인체 삽입 가능한 소재만을 사용하여 만든 무수축 full thickness skin equivalents가 앞으로 피부 상처 치료, 피부 질환 치료제 성능 평가, 치료 약물의 부작용 여부, 화장품 동물대체시험 등에 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.
Due to the global prohibition of cosmetics tested on animals, there has been a significant surge in demand for functional skin models. Utilizing a silk fibroin scaffold approved for human implantation, this study successfully created a non-contracting full-thickness skin equivalent by culturing fibroblasts on the scaffold without using animal collagen, addressing contraction issues associated with 3D scaffolds containing animal collagen. The optimization of pore size distribution and porosity of the scaffold was achieved based on NaCl particle distribution. Comparative analysis in a skin-on-a-chip model was conducted, considering histology, barrier layer protein expression, and other factors, with or without the presence of vascular endothelial cells. Observation revealed the formation of stratum corneum layers constituting the skin barrier regardless of thickness when vascular endothelial cells were employed. Consequently, it is anticipated that non-contracting full-thickness skin equivalents made exclusively from materials approved for human implantation will find applications in various fields, including skin wound healing, assessment of therapeutic performance for skin diseases, evaluation of side effects of therapeutic drugs, and cosmetics animal alternative testing.