Ein 3D-Drucker, betankt mit menschlichen Hautzellen. Was wie Sci-Fi klingt, haben Wissenschaftler möglich gemacht. Warum es wichtig ist, dass die gedruckte Haut auch haarig ist, lest ihr hier.
Ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des Rensselaer Polytechnic Institute hat Haarfollikel in menschlichem Hautgewebe, das im Labor gezüchtet wurde, im 3D-Druckverfahren hergestellt. Dies ist das erste Mal, dass Forscher die Technologie zur Erzeugung von Haarfollikeln eingesetzt haben, die eine wichtige Rolle bei der Heilung und Funktion der Haut spielen.
Die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten Ergebnisse könnten in der regenerativen Medizin und bei Arzneimitteltests Anwendung finden, auch wenn die Entwicklung von Hauttransplantaten, die Haare wachsen lassen, noch einige Jahre entfernt ist. „Unsere Arbeit ist der Beweis dafür, dass Haarfollikelstrukturen mit Hilfe des 3D-Bioprintings hochpräzise und reproduzierbar hergestellt werden können. Diese Art von automatisiertem Prozess ist notwendig, um in Zukunft die biologische Herstellung von Haut zu ermöglichen“, sagt Prof. Pankaj Karande, der die Studie leitete.
„Die Rekonstruktion von Haarfollikeln unter Verwendung von Zellen menschlichen Ursprungs war in der Vergangenheit eine Herausforderung. Einige Studien haben gezeigt, dass diese Zellen, wenn sie in einer dreidimensionalen Umgebung kultiviert werden, potenziell neue Haarfollikel oder Haarschäfte bilden können, und unsere Studie baut auf dieser Arbeit auf“, so Karande.
Wenn es um die Entwicklung menschlicher Haut geht, mögen Haare auf den ersten Blick überflüssig erscheinen. Haarfollikel sind jedoch sehr wichtig. Sie produzieren Schweiß und helfen bei der Regulierung der Körpertemperatur – und sie enthalten Stammzellen, die der Haut bei der Heilung helfen. Haarfollikel sind auch eine Eintrittspforte für topische Medikamente und Kosmetika, was sie zu einem wichtigen Bestandteil der dermatologischen Tests macht. Doch heute werden die ersten Sicherheitstests an künstlich hergestellten Hautgeweben durchgeführt, die keine Haarfollikel enthalten.
„Die heutigen Hautmodelle sind recht einfach. Eine Erhöhung ihrer Komplexität durch Hinzufügen von Haarfollikeln würde uns noch mehr Informationen darüber liefern, wie die Haut mit topischen Produkten interagiert“, sagt Dr. Carolina Catarino, Erstautorin der Studie.
Die Forscher erstellten ihre follikeltragende Haut mit 3D-Drucktechniken, die für den Druck auf zellulärer Ebene angepasst wurden. Die Wissenschaftler beginnen damit, dass sie Proben von Haut- und Follikelzellen im Labor teilen und vermehren lassen, bis genügend druckbare Zellen vorhanden sind. Anschließend mischen die Forscher jeden Zelltyp mit Proteinen und anderen Materialien, um die für den Drucker verwendete Biotinte herzustellen. Mit einer hauchdünnen Nadel, auf die die Biotinte aufgetragen wird, baut der Drucker die Haut Schicht für Schicht auf und schafft gleichzeitig Kanäle für die Ablagerung der Haarzellen. Mit der Zeit wandern die Hautzellen in diese Kanäle, die die Haarzellen umgeben, und spiegeln so die Follikelstrukturen der echten Haut wider.
Gegenwärtig haben diese Gewebe eine Lebensdauer von zwei bis drei Wochen, was für die Entwicklung der Haarschäfte nicht ausreicht. Die künftige Arbeit des Forscherteams zielt darauf ab, diesen Zeitraum zu verlängern, so dass die Haarfollikel weiter reifen können und der Weg für ihre Verwendung bei Arzneimitteltests und Hauttransplantationen geebnet wird.
Dieser Beitrag beruht auf einer Pressemitteilung des Rensselaer Polytechnic Institute. Die Originalpublikation findet ihr hier.
Bildquelle: erstellt mit Midjourney
