Forschern aus Großbritannien ist der 3D-Druck eines Hautäquivalents mit drei Hautschichten gelungen. Dabei kam die Suspended Layer Additive Manufacturing (SLAM)-Methode zum Einsatz. Mit ihrer Arbeit wollen die Forscher die Wundheilung deutlich verbessern. Am Beispiel der Reparatur von Schweinegewebe demonstrierten die Forscher die Ergebnisse ihrer Arbeit.

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Sitzen chronische Wunden tief, sind sie oft schwer zu reparieren. Die Wundheilung beginnt normalerweise in der obersten Schicht. Das führt dazu, dass die Wunde in sich zusammenfällt und zu Narbengewebe und einer eingeschränkten Hautfunktion führen kann. Mit der Technik eines Forscherteams der University of Birmingham und der University of Huddersfield könnte sich deren Behandlung grundlegend ändern. Diesen ist es gelungen, ein 3D-druckbares Hautäquivalent zu entwickeln. Das Ergebnis ihrer Arbeit fassten sie in einem Artikel mit dem Titel „A suspended layer additive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skin equivalents“ zusammen.

Details zur Entwicklung

Das mit 3D-Druck hergestellte Äquivalent der Haut simuliert erstmals drei Hautschichten. Dazu gehört die Unterhaut (die Fettschicht), die Dermis und die Epidermis.

Alan Smith, der Autor der Studie, sagte:

„Sie haben effektiv drei verschiedene Zelltypen. Sie wachsen alle unterschiedlich schnell. Wenn Sie versuchen, dreischichtige Strukturen herzustellen, kann es sehr schwierig sein, alle Anforderungen der einzelnen Schichten zu erfüllen.“

Um das zu erreichen, wendeten sie das Suspended Layer Additive Manufacturing (SLAM) an, wodurch ein gelartiges Material entstand, das das Hautäquivalent stützt. Die Struktur des Gels wird während der Bildung verdreht und erzeugt ein Partikelbett. In der zweiten Phase kann es dann die Gelinjektion unterstützen.

Beim 3D-Druck werden die Hautschichten innerhalb des Stützgels abgelegt. So hält alles an Ort und Stelle. Das Team wusch im Anschluss an den Druck das Trägermaterial weg und das geschichtete Hautäquivalent blieb übrig.

Einzelne Hautschichten
Forschern gelang der 3D-Druck von einem Hautäquivalent mit allen Schichten der Haut (im Bild)(Bild © MOAKES ET AL. 2021).

Leistung der Entwicklung

Schematische Darstellung des 3D-Drucks
Am Beispiel von Schweinehaut demonstrierten sie die Leistungsfähigkeit ihrer Entwicklung (im Bild: schematische Darstellung)(Bild © MOAKES ET AL. 2021).

Es zeigte sich, dass eine Nadel schneller als andere ähnliche Techniken sich selbst repariert, wenn sie eine Nadel durch das Trägergel bewegten. Sie schnitten ein Loch in ein Schweinegewebe und druckten das Hautäquivalent, um das Loch zu füllen. Nach 14-tägiger Kultivierung des Modellsystems beobachteten sie Anzeichen einer Wundheilung.

Autor Liam Grover sagte:

„Wir haben eine Färbung verwendet, mit der wir die Integration zwischen Originalmaterial und Gewebe quantifizieren konnten. Wir konnten bereits nach kurzer Zeit eine gewisse Integration nachweisen.“

Die Forscher konnten nicht beurteilen, wie sich der Ersatz bei chronischer Wundheilung auswirkt, da der Prozess länger dauerte, als ihr Modell es erlaubte, nämlich nur zwischen 14 und 21 Tagen. Doch sie planen längere, geeignete Modelle für chronisch tiefe Wunden, um die menschliche Haut zu reparieren und die Narbenbildung für alle Patientenszenarien zu mildern.

Der 3D-Druck von Haut ist schon seit Jahren ein wichtiges Thema für Forscher weltweit. US-Forscher entwickelten 2019 Hauttransplantate mit Blutgefäßen aus Biotinte mit dem 3D-Drucker. Weitere Neuigkeiten aus diesem Bereich finden sie in der Themenkategorie „Haut aus dem 3D-Drucker“. Über alle neuen Entwicklungen in dem Bereich berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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