US-Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) und der Yale University haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Haut mit funktionierenden Blutgefäßen im 3D-Druckverfahren hergestellt werden kann. Diese entsteht dank einer speziellen Biotinte. Wir haben uns die Arbeit angesehen.

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Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) und der Yale University haben eine neuartige Methode entwickelt, die es auf Hauttransplantationen angewiesenen Verbrennungsopfern möglich macht, mit Hauttransplantaten aus dem 3D-Biodrucker helfen kann. Ein Artikel im „Smithsonian“ Magazin hat die Arbeit der Forscher vorgestellt, über die wir im Folgenden zusammenfassend berichten.

Künstliche Haut aus Biotinte

Die Forscher wandelten menschliche Hautzellen in flüssige Biotinte um. Diese verwendeten sie zum 3D-Druck der künstlicher Haut, die ihr eigenes Blutgefäßsystem entwickelte. Das Gefäßsystem sei laut Professor Pankaj Karande deshalb wichtig, damit Wirt und Transplantat miteinander sprechen und eine Abstoßung vermieden wird.

Bisher können Patienten autologe Hauttransplantationen erhalten, wo der Arzt gesunde Haut abschneidet und die geschädigte Stelle damit bedeckt. Die zweite Methode wäre, dass künstliche Hautprodukte aus Rinderkollagen, Polymerschaum oder anderen Materialien eingesetzt werden. Beides ist nicht optimal. Die autologe Behandlung kann sehr schmerzhaft sein und verursacht eine neue Wunde. Künstliche Lösungen bedecken das Problem nur vorübergehend und helfen nicht bei tieferen Wunden.

Dermis und Epidermis aus dem Biodrucker

3D-Druck in Petrischale
Wissenschaftler 3D-drucken Haut mit funktionierenden Blutgefäßen (Bild © RPI).

Die Lösung des RPI- und Yale-Teams enthalten Zellen aus der Vorhaut von Säuglingen, humanen Endothelzellen aus Nabelschnurblut, humanen endothelialen koloniebildenden Zellen und humane Plazentaperizyten aus Plazentagewebe, die in Kollagen aus Rattenschwänzen suspendiert sind. Das Ganze bildet die innere Hautschicht, die Dermis. Eine weitere Biotinte aus menschlichen Vorhautzellen, wird als Epidermis aufgedruckt, die äußere Hautschicht. Die in der Petrischale befindlichen Endothelzellen und die Perizyten der Plazenta fügen sich zu winzigen Gefäßnetzen zusammen.

Blutgefäße der bei Mäusen implantierten Transplantate haben sich innerhalb von vier Wochen mit den Gefäßnetzen der Mäuse verbunden.
Die Farbe der Haut wird durch die Menge an Melanozyten bestimmt. Menschen aus Indien haben dunklere Haut als blasse Nordeuropäer. Um die gewünschte Farbe zu erhalten, fügt man der Tinte mehr oder weniger Melanozyten zu.

Karande erklärt, dass man noch in der Grundlagenforschung sei und die grundlegenden Probleme herausfinden muss, um die richtigen Antworten zu finden.

Interview mit Pankaj Karande

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