Zellen statt Plastik: Forscher haben erstmals funktionsfähige menschliche Haut mittels 3D-Druck erzeugt. Ein Spezialdrucker trägt dafür Zellen und Biomoleküle der verschiedenen Hautschichten nacheinander auf. Mit diesem Verfahren könnten Patienten mit schweren Verbrennungen künftig schneller neue Haut erhalten, die gedruckte Haut eignet sich aber auch als Ersatz für Tierversuche bei Kosmetik und Arzneimitteltests.
Unsere Haut ist ein komplexes Gebilde. Sie umfasst drei verschiedene Gewebeschichten mit jeweils ganz unterschiedlichen Aufgaben und Zellbestandteilen. Zudem sind in ihr auch Haarfollikel, Schweißdrüsen, Nervenenden und Blutgefäße eingebettet. Entsprechend schwierig ist es bisher, die menschliche Haut im Labor künstlich zu züchten. Aus Stammzellen gelang dies erst vor Kurzem erstmals.
Zellen statt Tinte
Jetzt haben Juan Francisco del Cañizo von der Complutense Universität Madrid und seine Kollegen erstmals einen 3D-Drucker genutzt, um funktionsfähige menschliche Haut aus den äußeren zwei Schichten zu erzeugen. Statt Tinte und Farbpatronen enthält ihr Drucker Injektoren mit Nährlösung, in denen die Zellen und Biomoleküle der verschiedenen Hautschichten schwimmen.
„Entscheidend für dieses System ist es zu wissen, wie die biologischen Komponenten gemischt werden müssen, unter welchen Bedingungen wir sie halten und applizieren und wie wir sie mittels Druck zusammenfügen“, erklärt del Cañizo. Der Gewebedrucker deponiert auf einem speziellen Untergrund zuerst die äußere Hautschicht, die Epidermis mit ihrer Hornhautschicht. Darauf folgt die Dermis oder Lederhaut. In ihr sitzen spezielle Zellen, die Fibroblasten, die Kollagen produzieren, das Protein, das der Haut ihre Elastizität und Festigkeit verleiht.
Transplantation funktioniert
Die auf diese Weise gedruckte Haut erwies sich in histologischen Analysen als inteakt und funktionsfähig, wie die Forscher berichten. Bei Mäusen, die diese Haut transplantiert bekamen, wuchs sie problemlos an. „In beiden Fällen war die mittels Drucker erzeugte Haut der normalen menschlcihen Haut sehr ähnlich und nicht von auf herkömmliche Weise im Labor produzierten zweischichtigen Hautstücken zu unterscheiden“, berichten die Wissenschaftler.
Wie sie erklären, kann mit ihrem Verfahren Haut für zwei Zwecke produziert werden: Zum einen ist es möglich, Zellen eines Patienten zu nutzen und so passende Haut beispielsweise für die Transplantation auf verbrannte Körperstellen zu erzeugen. Zum anderen aber lässt sich damit auch Haut aus gängigen Zellkulturen herstellen, die dann beispielswiese für Tests von Kosmetika oder Arzneimitteln eingesetzt werden kann.
„Diese Methode des Biodrucks erlaubt es, menschliche Haut in standardisierter Weise und automatisiert zu produzieren und ist zudem weniger teuer als herkömmliche Verfahren der Zellkultur“, erklärt Alfredo Brisac von der BioDan Group, einem Unternehmen, das die Forscher dabei unterstützt, ihr Verfahren auf den Markt zu bringen. Zurzeit wird der „Haut“-Drucker von den europäischen Behörden geprüft, damit die mit ihm erzeugte Haut später für Hauttransplantationen zugelassen werden kann. (Biofabrication, 23017; doi: 10.1088/1758-5090/9/1/015006)
(Universidad Carlos III de Madrid – Oficina de Información Científica, 24.01.2017 – NPO)
