In einer bemerkenswerten Zusammenarbeit zwischen der Universität von Oregon und L’Oréal, einem französischen Unternehmen im Bereich der Körperpflege, wurde im Rahmen eines Bioengineering-Projekts ein neuartiges Modell für 3D-gedruckte Haut entwickelt. Dieses mehrschichtige künstliche Hautmodell kann innerhalb von nur 18 Tagen gezüchtet werden und ahmt die menschliche Haut genauer nach als bisherige Modelle. Die Innovation beruht auf einer neuartigen 3D-Drucktechnik, die von Paul Dalton, einem außerordentlichen Professor am Phil and Penny Knight Campus für beschleunigenden wissenschaftlichen Fortschritt an der Universität von Oregon, erfunden wurde.
Vorgestellt wurden die Ergebnisse in einer Forschungsarbeit mit dem Titel „First Advanced Bilayer Scaffolds for Tailored Skin Tissue Engineering Produced via Electrospinning and Melt Electrowriting“ (Link).
Eine neue Ära in der Hautmodellierung
Die Entwicklung künstlicher Haut ist komplexer als das einfache Züchten von Zellen in einer Petrischale. Echte Haut besteht aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Zelltypen, die spezifische Funktionen ausüben. Zudem werden Zellen im Körper durch ein externes Netzwerk aus Proteinen und anderen Molekülen unterstützt, bekannt als die extrazelluläre Matrix. Diese Matrix hilft den Zellen, ihre Position zu behalten und mit benachbarten Zellen zu kommunizieren, was für das korrekte Funktionieren aller Systeme im Körper entscheidend ist.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Dalton und in Kooperation mit L’Oréal hat ein zweischichtiges künstliches Hautmodell entwickelt, dessen Schichten durch eine Membran getrennt sind. Um die extrazelluläre Matrix nachzubilden, haben sie kunststoffbasierte Gerüste entwickelt, die durch einen Netzwerk von fein strukturierten 3D-gedruckten Fäden geformt werden. Anschließend züchteten Forscher von L’Oréal kultivierte Zellen in diesen Gerüsten, um die künstliche Haut mit unterschiedlichen Zelltypen in jeder Schicht zu erzeugen.
Melt Electrowriting (MEW)
Die von Daltons Team verwendete 3D-Drucktechnik, bekannt als Melt Electrowriting, ermöglicht eine präzise Kontrolle beim Drucken, indem ein elektrisches Feld das geschmolzene Druckmaterial aus einer Düse in einen dünnen Faden zieht. Diese Technik ermöglicht es, relativ große Objekte mit feinen Details zu erstellen und stellt somit einen bedeutenden Fortschritt in der 3D-Drucktechnologie dar.
Mögliche Anwendungsbereiche
Das neue Hautmodell kann in nur 18 Tagen gezüchtet werden, im Vergleich zu den 21 bis 35 Tagen, die bisher für die Erstellung von Gerüst-basierten künstlichen Hautmodellen benötigt wurden. Dies macht es praktikabler für den Einsatz in kommerziellen Labortests. L’Oréal nutzt bereits das künstliche Hautmodell für die Testung von Kosmetik- und Hautpflegeprodukten. Zukünftig planen das Team von Dalton und L’Oréal-Forscher, die vielfältigen potenziellen Anwendungen des Gerüsts in der Hautgewebe-Technik weiter zu erforschen.
Mögliche Anwendungen umfassen die Heilung von diabetischen Fußgeschwüren und die Erstellung von Hauttransplantaten für Verbrennungsopfer. Darüber hinaus könnten die von Daltons Team entwickelten Gerüste in einer Vielzahl von biomedizinischen Anwendungen unterstützend wirken, wie etwa bei künstlichen Blutgefäßen und Strukturen zur Regeneration beschädigter Nerven.