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Biodruck für spezielles Hautmodell

Ein von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) über das Bridge 1 Programm unterstützte Projekt hat das Ziel, über die im 3D-Biodruck-Labor an der Univ.-Klinik für Pädiatrie I (Direktor Thomas Müller) und II (Direktorin Ursula Kiechl-Kohlendorfer) der Medizin Uni Innsbruck entwickelte Technologie, spezielle Hautmodelle für Forschung und Medikamententestung herzustellen.

Die Haut als komplexes und größtes Organ des menschlichen Körpers stellt die essentielle Barriere gegenüber der Umwelt dar. Die höhere Lebenserwartung und Erkrankungen führen insbesondere bei älteren PatientInnen häufig zu nicht heilenden Wunden, die die Lebensqualität reduzieren und aufgrund der fehlenden Barrierefunktion eine Eintrittspforte für zum Teil lebensbedrohliche Infektionen darstellen. „Eine Reihe von Hautmodellen wurden in den letzten Jahrzehnten für z.B. die Medikamententestung entwickelt, allerdings fehlte bei allen die Möglichkeit zur Ausbildung von Gefäßsystemen, die wiederum eine wichtige Komponente bei der Wundheilung darstellen“, meint der Mikrobiologe Michael Außerlechner. Hier greift nun die von ihm und seiner Kollegin Judith Hagenbuchner entwickelte Technologie, die durch 3D-Biodruck und Elektrospinning lebende Gewebeäquivalente herstellt. „Mit 3D Biodruckern können wir weiter in die dritte Dimension gehen und mikrometer- bis millimeterhohe Gewebestrukturen, wie eine künstliche Haut, aus lebendigen Zellen drucken“, erklärt Außerlechner das Verfahren. Es handelt sich bei den so geschaffenen Gewebestrukturen zwar noch immer um künstliche Systeme, aber die Bedingungen für die Zellen sind jedoch denen im Körper viel ähnlicher, als 2D Zellkulturen in einer Petrischale.

FFG gefördert

Im aktuellen und über das Bridge 1 Programm von der FFG geförderte Projekt soll die Technologie die Feinstruktur der Haut, die Position einzelner Zelltypen und Blutgefäße im Computer vorgeben und durch den 3D Biodrucker das Gewebe entsprechend dieses Plans Schicht für Schicht aufbauen. „Die Matrix, in der die Zellen wachsen, können wir so optimieren, dass sich spontan feinste Gefäßsysteme ausbilden“, sagt Judith Hagenbuchner. Im vorliegenden Bridge 1 Projekt wird zusammen mit dem Industriepartner Arthro Kinetics Biotechnology GmbH, der Knowhow im Bereich klinisch-anwendbarer Biomaterialen besitzt, die im Innsbrucker 3D-Biodruck-Labor entwickelten Technologien kombinieren, um ein Hautmodell-am-Chip für Forschung und Medikamententestung zu generieren. „Dieses Hautmodell wird es uns ermöglichen, das komplexe Wechselspiel verschiedener Zelltypen bei der Regeneration von Wunden direkt und ohne Tierversuche zu studieren, da wir die Entstehung von Blutgefäßen und das Einwandern verschiedener, an der Wundheilung beteiligter Zelltypen mittels Lebendzell-Fluoreszenzmikroskopie verfolgen können“, so Außerlechner. Da dieses Hautmodell standardisiert am 3D Biodrucker hergestellt werden kann, wird es auch für eine Vielzahl weiterer Anwendungen, wie Medikamenten- und Kosmetika-Testung, Erforschung von Infektionen und Allergien und in der Krebsforschung eingesetzt werden können. „Wir werden untersuchen, ob die Hautmodelle auch aus den Zellen eines spezifischen Patienten aufgebaut werden können, sodass wir eine personalisierte Testplattform generieren, die spezifisch die genetisch-physiologischen Bedingungen eines bestimmten Patienten widerspiegelt. Zusätzlich werden diese komplexen, mit Blutgefäß-ähnlichen Kanälen-durchzogene Hautäquivalente einen signifikanten Beitrag zur Reduktion von Tierversuchen in medizinischer Forschung und Medikamententestung leisten“, so die beiden ForscherInnen.

Link: 3D Biodruck Labor

(03.09.2020; David Bullock; Fotos: 3D Biodruck Labor)