Forscher der Columbia University haben eine neuartige Methode entwickelt, um den 3D-Druck von Haut auch für komplexere Körperteile zu ermöglichen. Diese Haut zu züchten dauert bis zu 3 Wochen und wurde am Beispiel für den 3D-Druck der Haut einer menschlichen Hand vorgestellt. Wir stellen die Arbeit der US-Forscher einmal genauer vor.
Biotechnologisch hergestellte Haut ist für Menschen wie Brandopfer vielversprechend. Das Material wurde bisher nur in flachen Bahnen hergestellt. Forscher der Columbia University haben in einer Pressemitteilung eine Methode vorgestellt, mit der sie 3D-Formen züchten, die wie ein Kleidungsstück über den Körper gezogen werden.
Ihre Arbeit haben die Forscher in einem Artikel mit dem Titel „Engineering edgeless human skin with enhanced biomechanical properties“ veröffentlicht. Forscher der Cornell University haben im Sommer 2022 3D-Druck-Biomaterial zur Herstellung künstlicher Haut entwickelt.
Transplantation 3D-gedruckter Haut
Flache Schichten aus biotechnologisch hergestellter Haut kann für die Transplantation auf relativ glatte, strukturlose Körperteile geeignet sein. Für Hände und andere komplexe Bereiche funktionieren diese jedoch nicht so gut. Oftmals müssen mehrere Schichten zusammengenäht werden, um alle Ecken und Kanten unterzubringen, was mühsam und zeitraubend ist. Die Methode, die vom Team rund um den stv. Prof. Hasan Erbil Abaci entwickelt wurde, soll eine Alternative bieten.
Neue Methode mit 3D-Technologien
Zuerst wird ein 3D-Scan des Körperteils erstellt, für den das Transplantat benötigt wird, um mit diesen Informationen ein hohles, durchlässiges, lebensgroßes Modell des Teils in 3D zu drucken. Anschließend wird die Außenseite des Modells mit Hautfibroblastenzellen, die das Bindegewebe der Haut erzeugen, Kollagen, das der Haut Struktur verleiht, und Keratinozytenzellen, die die äußere Schicht der Haut bilden, besät. Das Innere des Modells wird mit Wachstumsmedien durchströmt, die die außen liegenden Zellen ernähren.
Die Haut, die aus diesen Zellen entsteht, wird in einem dreidimensionalen Stück vom Modell entfernt und über den eigentlichen Körperteil gezogen, für den sie hergestellt wurde und angenäht. Es dauert rund drei Wochen, bis die Haut so gezüchtet wird. In Labortests wurden die 3D-Transplantate aus menschlichen Hautzellen erfolgreich auf die Hinterbeine von Mäusen appliziert. Der Eingriff dauerte lediglich 10 Minuten. Innerhalb vier Wochen war die Haut vollständig in die umgebende Haut der Maus integriert. Die einteiligen Transplantate waren mechanisch stärker, als wären sie aus mehreren zusammengenähten Blättern entstanden.
Abaci erklärt:
„Dreidimensionale Hautkonstrukte, die als ‚biologische Kleidung‘ transplantiert werden können, hätten viele Vorteile. Sie würden die Notwendigkeit des Nähens drastisch minimieren, die Dauer der Operationen verkürzen und die ästhetischen Ergebnisse verbessern.“
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