3डी-प्रिंटेड त्वचा: कॉस्मेटिक्स में पशु परीक्षण का एक आशाजनक विकल्प

Most people never consider the amount of research and testing that goes into everyday items like cosmetics. From researching and developing new shades and colors, all the way to safety testing, the cosmetics industry is a state-of-the-art sector that relies on a variety of methods to ensure its products are safe. Here’s how one team of engineers seeks to reduce animal testing in the market through the introduction of 3D-printed living skin.

क्यों कॉस्मेटिक्स उद्योग में अभी भी पशु परीक्षण का उपयोग किया जाता है

भूतकाल में, पशु परीक्षण वह मुख्य तरीका था जिससे कॉस्मेटिक्स या मेडिकल शोधकर्ता अपने उत्पादों को जीवित जीवों पर परीक्षण कर सकते थे। शुरुआती दिनों में, ये परीक्षण इतना सरल था कि उत्पाद को जानवर पर रखकर उसके व्यवहार की निगरानी की जाती थी।

पिछले सदी में, पशु परीक्षण की क्षमताओं में अत्यधिक वृद्धि हुई है। शोधकर्ता मानव अंगों और अन्य आवश्यक शारीरिक भागों को अन्य जीवित जीवों पर उगा सकते हैं ताकि परीक्षण की सटीकता बढ़े।

Additionally, advanced computer modeling allows for simulation tests. This approach is more affordable, faster, and accurate than animal testing in most scenarios. However, despite these advancements, there are still many cosmetic and medical firms that rely on animal testing of their products.

पशु परीक्षण के नैतिक और वैज्ञानिक समस्याएँ

पशु परीक्षण के साथ कुछ स्पष्ट नैतिक समस्याएँ जुड़ी हैं। एक तो, इन परीक्षण विषयों के प्रति दुर्व्यवहार और क्रूरता का लंबा इतिहास रहा है। ये चिंताएँ 2010 में चरम पर पहुँच गईं।
That’s when the EU introduced a host of animal testing restrictions with the overall goal to phase the practice out in the coming years.  Thankfully, a team of innovative engineers may have come up with a viable solution.

कैसे 3डी-प्रिंटेड त्वचा प्रयोगशालाओं में पशु परीक्षण को बदल सकती है

अध्ययन “Protocol for the fabrication of self-standing (nano)cellulose-based 3D scaffolds for tissue engineering”¹ एक नई 3डी प्रिंटिंग विधि में गहराई से जाता है जो अनुकूलित इंक को स्वामित्व वाली प्रिंटिंग तकनीक के साथ मिलाकर जीवित नकली त्वचा बनाती है।
This artificially grown skin will allow engineers in the future to conduct in vitro tests, such as measuring absorption and toxicity of nanoparticles from cosmetics and medications, without using any animal subjects.

परीक्षण के लिए मानव त्वचा कोशिकाओं को बढ़ाने हेतु 3डी स्कैफ़ोल्ड्स का उपयोग

ऑस्ट्रिया के ग्राज़ यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी (TU Graz) और भारत के वेल्लोर इंस्टिट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (VIT) के शोधकर्ता एक स्वामित्व 3डी प्रिंटर और घटकों का उपयोग करके नैनोसेल्यूलोजिक सामग्री से बने छिद्रयुक्त स्कैफ़ोल्ड बनाते हैं। ये 3डी स्कैफ़ोल्ड अब परीक्षण उद्योग का एक महत्वपूर्ण घटक बन गए हैं।

3डी-प्रिंटेड त्वचा को एक व्यवहार्य परीक्षण प्लेटफ़ॉर्म क्या बनाता है

पशु परीक्षण पर चर्चा करते समय 3डी स्कैफ़ोल्डिंग के कुछ विशिष्ट लाभ होते हैं। पहला, कोई जानवर नहीं घायल होते। इसके अलावा, यह बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ECM) की सटीक नकल कर सकता है। यह क्षमता इंजीनियरों को विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं को उगाने की अनुमति देती है, जो शरीर के भीतर होने की तरह परिपक्व होती हैं, जिससे वे अपने उत्पादों और उपचारों का प्रभावी परीक्षण कर सकते हैं।

अन्य कोशिका वृद्धि विधियों के विपरीत, 3डी स्कैफ़ोल्डिंग संरचनात्मक समर्थन और अनुकूलन प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, 3डी स्कैफ़ोल्डिंग इंजीनियर छिद्र संरचनाओं, बायोकम्पैटिबिलिटी, और अन्य प्रमुख विवरणों को अनुकूलित कर सकते हैं, जैसे कि स्तनधारी कोशिका चिपकाव और प्रसार को समर्थन देने की क्षमता।

The team decided to use plant-based resources as part of their approach. They knew they wanted to achieve high mechanical strength and an extensive surface at a nanoscale. After much research, they determined that the combination of nanofibrillated cellulose (NFC), carboxymethyl cellulose (CMC), and citric acid (CA)would offer the synergistic approach they desired.

सिंथेटिक त्वचा स्कैफ़ोल्ड्स बनाने के लिए उपयोग किया गया 3डी प्रिंटर और उपकरण

विशेष रूप से, टीम ने एक कस्टमाइज़्ड प्रिंट नोज़ल वाले BioScaffolder 3.1 3डी प्रिंटर का चयन किया। फिर इंजीनियरों ने GeSiM Robotics BS3.1/3.2 सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके दबाव और स्ट्रैंड दूरी जैसी महत्वपूर्ण विवरणों को प्रोग्राम किया। इस व्यवस्था में डिस्पेंसिंग दबाव को 220 kPa–260 kPa की सीमा पर सेट किया गया, स्ट्रैंड दूरी 500 μm–900 μm और स्ट्रैंड ऊँचाई 0.2 mm रखी गई।

वैज्ञानिक ने 15 mm/s की प्रिंटिंग गति और 0.0 mm का Z-ऑफ़सेट चुना। यह रणनीति हाइड्रोजेल की उच्च जल सामग्री के साथ अच्छी तरह काम करती है। यह उच्च जल सामग्री कोशिका वृद्धि के लिए आदर्श वातावरण बनाती है, लेकिन यह प्रिंटिंग को जटिल भी बनाती है।

To combat the added hydration, engineers created a cellulose derivative with carboxyl groups. This chemical improved water retention and adhesion. It also improved water retention, cross-linking, interfacial adhesion, and ionic cross-linking capacity, making it an ideal additive for tissue engineering constructs. Notably, the citric acid acts as a natural crosslinker and covalent bonding enhancer that helps stabilize the scaffold structure while maintaining biocompatibility.

3डी-प्रिंटेड स्कैफ़ोल्ड्स को स्थिर करने के लिए फ्रीज़-ड्राइंग प्रक्रिया

फ्रीज़-ड्राइंग हाइड्रोजेल में अनचाही जल को हटाने की एक और विधि थी। यह विधि आदर्श है क्योंकि यह अतिरिक्त पानी को हटाते हुए छिद्रयुक्त संरचना को बरकरार रखती है। अचानक तापमान में गिरावट कार्बोक्सिलिक और हाइड्रॉक्सिल समूहों की क्रॉस-लिंकिंग को भी बढ़ाती है।

नैनोसेल्यूलोज-आधारित बायो-इंक: संरचना और बायोप्रिंटिंग में भूमिका

नई 3डी प्रिंटिंग विधि का एक हिस्सा नैनोसेल्यूलोज इंक के उपयोग पर निर्भर करता है। यह इंक नैनोफाइब्रिलेटेड सेल्यूलोज (NFC), कार्बोक्सीमेथाइल सेल्यूलोज (CMC), और साइट्रिक एसिड (CA) को मिलाता है। साइट्रिक एसिड समाधान में अंतिम बंधन एजेंट के रूप में कार्य करता है। विशेष रूप से, इंजीनियरों ने परीक्षण के लिए 4 इंक वैरिएशन बनाए।

कैसे 3डी-प्रिंटेड स्कैफ़ोल्ड्स वास्तविक मानव त्वचा की नकल करते हैं

ऑप्टिमाइज़्ड हाइड्रोजेल से बनी 3डी-प्रिंटेड संरचना में मानव त्वचा के कई समानताएँ थीं। उदाहरण के लिए, इसमें वही 3-परत संरचना और जीवित कोशिका प्रकार थे। हालांकि, प्रारंभिक त्वचा को जीवित कोशिकाओं के साथ विभिन्न त्वचा प्रकारों और रोगों की नकल करने के लिए बनाया जा सकता है। इसमें मानव त्वचा के समान बायोमैकेनिक्स भी होते हैं।

टिश्यू इंजीनियरिंग में हाइड्रोजेल्स: कोशिका वृद्धि का समर्थन

टीम ने एक विशेष हाइड्रोजेल के निर्माण से शुरुआत की, जो जीवित कोशिका वृद्धि के साथ इंटरैक्ट करने और उसे पोषित करने में सक्षम था। टीम ने कई मिश्रणों का परीक्षण किया जब तक कि उन्होंने ऐसा मिश्रण नहीं पाया जो यांत्रिक स्थिरता और हाइड्रोलिटिक क्षय के प्रति प्रतिरोध में सुधार दिखाता हो।

कॉस्मेटिक और मेडिकल परीक्षण के लिए जीवित कोशिकाओं का बायोप्रिंटिंग

इंजीनियरों ने नोट किया कि जीवित कोशिकाओं का 3डी प्रिंटिंग हाइड्रोजेल समाधान में 3 हफ्तों तक बढ़, परिपक्व और जीवित रह सकता है जबकि जीवित त्वचा ऊतक विकसित हो रहा था। टीम ने स्थिरीकरण के लिए क्रॉस-लिंकिंग विधियों का उपयोग करके जीवित कोशिका वृद्धि हासिल की। विशेष रूप से, खतरनाक साइटोटॉक्सिक रसायनों का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं थी। इसके अलावा, पोस्ट-प्रोसेसिंग कार्यों में कमी आई।

सुरक्षित कोशिका कल्चरिंग के लिए स्कैफ़ोल्ड्स को कैसे न्यूट्रल किया जाता है

इंजीनियरों ने 3डी स्कैफ़ोल्ड को सोडियम हाइड्रॉक्साइड से कोट किया और फिर उसे पूरी तरह से धोया। यह चरण सभी शेष क्षारीय पदार्थों को हटाने के लिए महत्वपूर्ण था। इस चरण में पूर्ण न्यूट्रैलिटी सुनिश्चित करने के लिए 60 मिनट का भिगोना भी आवश्यक है।

3डी-प्रिंटेड त्वचा संरचनाओं की व्यवहार्यता का परीक्षण

इंजीनियरों ने कई परीक्षण किए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उन्होंने जो कोशिकाएँ प्रिंट की थीं वे परिपक्व और सटीक हों। टीम ने पहला कदम के रूप में कोशिका वृद्धि और परिपक्वता की जांच की। विशेष रूप से, वे यह निर्धारित करने के इच्छुक थे कि क्या कोशिकाएँ शरीर में पाई जाने वाली जैसी ही हैं या उनमें विस्तृत अंतर हैं जो उन्हें परीक्षण के लिए उपयोगी बनाना अप्रचलित कर देंगे।

3डी-प्रिंटेड त्वचा की यांत्रिक स्थिरता और बायोकम्पैटिबिलिटी

परीक्षण ने सिद्ध किया कि संरचना लचीली और अत्यधिक स्थिर है, उपयोग किए गए स्वामित्व हाइड्रोजेल के धन्यवाद। नई प्रिंटिंग विधि के मुख्य निष्कर्ष यह हैं कि क्रॉस-लिंक्ड सामग्री गैर-सेल्टॉक्सिक और यांत्रिक रूप से स्थिर हैं।
Additionally, it was determined that lower temperatures and shorter or longer crosslinking times affect the crosslinking process. TU Graz researchers took note that they could reduce the crosslink rate to achieve changes in the physicochemical properties of the scaffold

पशु परीक्षण को कम करने में 3डी-प्रिंटेड त्वचा के लाभ

इस अध्ययन के बाजार में कई लाभ हैं। पहला, यह आसानी से कल्पना की जा सकती है कि पशु परीक्षण अप्रचलित हो जाएगा। जब एक अधिक किफायती और प्रभावी विधि मौजूद हो, तो पशुओं पर परीक्षण करने का कोई कारण नहीं है। इसके अतिरिक्त, यह डेटा कंपनियों को पशु परीक्षण से लैब-उगाए गए 3डी प्रिंटिंग जीवित कोशिकाओं के उपयोग की ओर परिवर्तन करने में मदद करेगा।

कॉस्मेटिक परीक्षण में 3डी-प्रिंटेड त्वचा का उपयोग कब होगा?

इस तकनीक के कई अनुप्रयोग हैं जो मानव और पशु दोनों जीवन बचाने में मदद कर सकते हैं। इस तकनीक का स्पष्ट अनुप्रयोग कॉस्मेटिक और मेडिकल परीक्षण क्षेत्रों में है। 3डी-प्रिंटेड त्वचा का उपयोग भविष्य में पशु परीक्षण को कम आकर्षक विकल्प बना देगा।
This customizable skin can be made to replicate a wide variety of human skin types and locations. As such, it will provide the ideal testing solution for researchers seeking to monitor the effects of their products on the body. In this way, this data offers a glimpse into the framework for developing versatile and sustainable biomaterials for regenerative medicine.

अंतरिक्ष में बायोप्रिंटिंग: मानव स्वास्थ्य के भविष्य के उपयोग केस

Another use case for these advanced human cell growth projects is helping expand the reach of interstellar explorers. In the future, space exploration will require humans to travel from Earth and probably never return.

As part of their survival strategy, they will need to be able to provide adequate healthcare millions of miles from home. The use of a 3D printer is seen as the best solution to this problem. Astronauts of the future could rely on 3D-printed organs, skin, and other body components to endure until they can finish their mission.

The use of 3D printing skin for testing could begin within the next 3-5 years, as there’s strong demand for this tech. However, the goal to print full organs is still 10-20 years out, as both scientific, medical, and legal aspects of the technology need to be aligned.

3डी-प्रिंटेड त्वचा की सफलता के पीछे के वैज्ञानिक

यह अध्ययन ग्राज़ यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी (TU Graz) और भारत के वेल्लोर इंस्टिट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (VIT) के नवाचारी शोधकर्ताओं की टीम द्वारा नेतृत्व किया गया था। विशेष रूप से, लेख में तमिलसेलवन मोहन, मतेज ब्राचिक, डोरिस ब्राचिक, फ्लोरियन लैक्नर, चंद्रन नगराज, अंद्रेजा दोबाज स्टिग्लिक, रूपर्ट कार्ग्ल, करिन, और स्टाना क्लेनशेक को इस कार्य में योगदान करने वाले के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।

मेडिकल और कॉस्मेटिक परीक्षण में 3डी-प्रिंटेड त्वचा के आगे क्या है

अब, टीम अपना ध्यान अपने हाइड्रोजेल और इंक डिजाइन को अनुकूलित करने पर केंद्रित करेगी ताकि इसे तेज़, अधिक विश्वसनीय और किफायती बनाया जा सके। वे विभिन्न मिश्रणों और दृष्टिकोणों को भी आज़माएंगे ताकि लागत, प्रिंटेबिलिटी, संरचनात्मक अखंडता और जैविक प्रदर्शन के बीच इष्टतम संतुलन पाया जा सके।

बायोप्रिंटिंग तकनीक को आगे बढ़ाने वाली सार्वजनिक कंपनी

बायोप्रिंटिंग क्षेत्र में कई कंपनियां शामिल हैं। इन फर्मों के कार्य विविध हैं, जैसे उन्नत 3डी प्रिंट लेआउट विकसित करने के लिए सॉफ़्टवेयर समर्थन प्रदान करना, हार्डवेयर और प्रिंटर निर्माता होना। इन प्रत्येक कंपनियों का बाजार में एक महत्वपूर्ण भूमिका है। यहाँ एक फर्म है जो निकट भविष्य में शीर्ष प्रदर्शनकर्ता बनी रहने की संभावना रखती है।

3D Systems

Few companies have the influence and reputation in the bioprinting sector as 3D Systems (DDD ). This firm first pivoted towards the bioprinting sector in 2017 after joining forces with another market leader, United Therapeutics (UTHR ). Since that time, it has played a critical position in providing crucial components to the market, including bioinks and other hardware.

Today, 3D systems play a crucial role in the drug discovery and research sectors. It’s regarded as one of the largest pure-play 3D printing companies by revenue and market cap. Additionally, the company continues to make acquisitions to drive market positioning. Specifically, it acquired the bioprinting firm Allevi, furnishing its technical capabilities.

Those seeking a reliable and proven bioprinting stock should do more research into 3D systems. The company has secured a reputation as an innovator and has a large network of partners and investors that support its research, including the company’s goal to one day grow complete human organs. While this goal may still be some years away, this research will undoubtedly help speed things up.

3D Systems पर नवीनतम

3डी प्रिंटेड जीवित त्वचा – उपचार तकनीक से मिलते हैं

आपको भारत के TU Graz और Vellore Institute of Technology की 3डी-प्रिंटेड त्वचा के विकास के लिए सराहना करनी चाहिए। यह उन्नत विधि शून्य पशु परीक्षण और अधिक प्रभावी दवाओं के युग को लाने में मदद कर सकती है। अभी के लिए, इस अध्ययन को पशु कार्यकर्ताओं, मेडिकल पेशेवरों और पूरे कॉस्मेटिक उद्योग के लिए आशा की किरण के रूप में देखा जाना चाहिए।

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संदर्भित अध्ययन:

^{1. Mohan, T., Bračič, M., Bračič, D., Lackner, F., Nagaraj, C., Dobaj Štiglic, A., Kargl, R., & Stana Kleinschek, K. (2025). टिश्यू इंजीनियरिंग के लिए स्व-स्थायी (नैनो)सेल्यूलोज-आधारित 3डी स्कैफ़ोल्ड्स के निर्माण की प्रोटोकॉल. STAR Protocols, 6(2), 103583. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.103583}