Forscher drucken kantenlose Hauttransplantate für Verbrennungsopfer in 3D

Forscher der Columbia University drucken kantenlose Hauttransplantate direkt auf die 3D-Struktur des zu transplantierenden Bereichs.

In den letzten Jahren hat die Hauttransplantation enorme Fortschritte gemacht. Heutzutage werden Transplantate häufiger als lebende Tintenstrahldrucker biogedruckt, wobei die eigenen Zellen des Patienten verwendet werden, um den Wachstumsprozess bis zur Vaskularisierung zu unterstützen. Der Hauptnachteil dieser bedruckten Einlagen besteht darin, dass sie nur flach mit offenen Kanten hergestellt werden können. Diese Methode „ignoriert die vollständig geschlossene Geometrie der menschlichen Haut“, sagen Forscher der Columbia University, die ein neues Verfahren zur Herstellung von Haut mit beliebiger dreidimensionaler Form entwickelt haben .

Forscher der Columbia University drucken kantenlose Hauttransplantate in 3D

Das Team veröffentlichte seine Arbeit in einem Artikel mit dem Titel „Designing Edgeless Human Skin with Improved Biomechanical Properties“, der im Januar in der Zeitschrift Scientific Advances veröffentlicht wurde. Die Wissenschaftler erklären, wie sie sich die Haut als „vollständig umschlossenes dreidimensionales Gewebe“ vorstellten, das so geformt werden kann, dass es sich den Gliedmaßen des Körpers anpasst und leicht transplantiert werden kann, wie biologische Kleidung.“

„Diese 3D-Hautkonstrukte, die als ‚biologische Kleidung‘ transplantiert werden können, könnten viele Vorteile haben“, sagt Dr. Das sagte Hassan Erbil Abachi, leitender Forscher und Assistenzprofessor für Dermatologie an der Columbia University, in einer Pressemitteilung. „Sie werden den Bedarf an Nähten deutlich reduzieren, die Operationsdauer verkürzen und das kosmetische Ergebnis verbessern.“

Darüber hinaus haben diese homogenen Transplantate im Vergleich zu ihren Patchwork-Alternativen eine überlegene mechanische und funktionelle Leistung gezeigt. Das Team der Columbia University nannte diese Transplantate Edgeless Wearable Skin Constructs (WESC).

direkt auf der 3D-Struktur des zu verpflanzenden Areals

Der Herstellungsprozess dieser Hautprothesen ist nicht weit von den bestehenden Methoden zur Erzielung einer „flachen Haut“ entfernt. Die Transplantationsstelle wird zunächst mit einem 3D-Laser gescannt, um eine virtuelle Kopie der Struktur zu erstellen. Die Daten werden dann durch eine computergestützte Designsoftware geleitet, um ein hohles Anwendungsmodell zu erstellen, wonach die Baugruppe gedruckt wird. Dies dient als Träger, auf dem die Zellen des Patienten wachsen können. Es ist mit dermalen Fibroblasten und Kollagen ausgekleidet, dann einer Schicht aus Keratinozyten (die die Epidermis bilden) und einer Schicht aus „Nahrung“, die das Zellwachstum fördert. Wie bei „flacher Haut“ dauert der gesamte Prozess etwa drei Wochen, bevor die Haut zur Transplantation bereit ist.

3D-Hautdruck von Alberto Pappalardo und Hassan Erbil Abacha / Columbia University, Vagelos College of Physicians and Surgeons

Die ersten Laborversuche an Mäusen waren vielversprechend. „Es war, als würde man Mäusen Shorts anziehen“, sagt Dr. Abachi. „Die ganze Operation hat etwa 10 Minuten gedauert.“ Aber seien Sie nicht zu ungeduldig, Mäusehaut ist nichts anderes als Menschenhaut. Sie heilt anders. Daher sind weitere Studien an anderen Tieren erforderlich, bevor mit Versuchen am Menschen begonnen werden kann. Solche Tests werden sicherlich mehrere Jahre dauern.