Erstmals menschliche Haut aus dem 3D-Drucker
Menschliche Haut aus dem 3D-Drucker? Ja, das geht. Spanischen Forschern ist dieses Kunststück jetzt gelungen. Dafür haben sie einen Drucker entwickelt, der mit speziellen Biotinten arbeitet. Die daraus hergestellte Haut lässt sich für Versuche nutzen oder sogar implantieren.
Spanische Forscher und das Unternehmen BioDan haben ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sich funktionsfähige menschliche Haut herstellen lässt.
Foto: UC3M
Bisher wird Haut im Labor gezüchtet. Doch das dauert mehrere Wochen. Mit dem neuen 3D-Druck-Verfahren hingegen können 100 cm2 Haut in weniger als 35 Minuten hergestellt werden. Ein Riesenfortschritt. Für den nicht nur Patienten mit großflächigen Verbrennungen oder Verletzungen dankbar sein werden. Auch die Kosmetik- und Arzneimittelindustrie kann so ihre Produkte direkt an menschlicher Haut testen – ohne den Umweg über Tierversuche. Und das ist nicht nur besser fürs Image und freut den Tierschutz, sondern noch dazu kostengünstiger.
Biotinte aus Blutplasma und menschlichen Zellen
Für die Entwicklung des Verfahrens haben spanische Wissenschaftler der Universität Carlos III in Madrid (UC3M), des Zentrums für Energie, Umwelt und Technologie Ciemat, der Universitätsklinik Gregorio Marañón und des Biotechnologie-Unternehmen Biodan Group zusammengearbeitet.
Ihr Drucker arbeitet mit Biotinten, die Blutplasma sowie Fibroblasten und Keratinozyten enthalten, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Biofabrication. Fibroblasten bilden Kollagen, das Strukturprotein des Bindegewebes. Keratinozyten sind die hornbildenden Zellen, aus denen die Oberhaut (Epidermis) größtenteils besteht. Die Bestandteile der Biotinte stammen von Patienten. Die Forscher betonen ausdrücklich, nur menschliches Material einzusetzen, um eine funktionsfähige Haut herzustellen.
Der Biodrucker besteht aus drei Einheiten: dem programmierbaren Computer, der die Aktivitäten des Biodruckers kontrolliert, den Biotinten aus Proteinen, Zellen und biologischen Komponenten sowie dem Drucker.
Umgang mit lebenden Zellen
Klar, dass die Biotinten ausschlagend für den erfolgreichen Druck des Gewebes sind. Wie die lebenden Bestandteile gemischt werden müssen, spielt ebenso eine Rolle wie die Bedingungen unter denen sie gehalten und angewendet werden. Der 3D-Drucker lagert auf einem speziellen Untergrund zuerst die äußere Hautschicht (Epidermis) mit ihrer Hornhautschicht ab. Darauf folgt die Lederhaut (Dermis), in der sich die Kollagen produzierenden Fibroblasten befinden. Kollagen ist das Protein, das der Haut ihre Elastizität und Festigkeit verleiht.
Künstliche Haut automatisiert herstellen
Analysen der aus dem 3D-Drucker stammenden Haut haben ergeben: Diese künstlich hergestellte Haut ist der menschlichen sehr ähnlich, funktionsfähig und von der wochenlang im Labor gezüchteten nicht zu unterscheiden. „3D-Druck ist eine geeignete Technik, um künstliche Haut automatisiert herzustellen“, so das Fazit der Forscher. Und nicht nur dieses Organ. BioDan-Chef und Gründer Alfredo Brisac kündigte an, weitere Verfahren bzw. 3D-Drucker entwickeln zu wollen, mit denen sich Luftröhren, Herzklappen und Blutgefäße produzieren lassen.
Der biotINK Gewebedrucker aus München druckt mit einer Kanüle Gewebe in eine kleine Petrischale.
Quelle: Andreas Heddergott /TUM
Auch hierzulande wird an derartigen Möglichkeiten gearbeitet. So haben im November 2016 Münchner Wissenschaftler und Studenten einen 3D-Drucker und eine Art Biotinte entwickelt, mit denen sich lebende Zellen zu Organen formen lassen. Zwar ist es noch kein Herz, doch das Forschungsergebnis weist den Weg dahin. Mehr dazu lesen Sie hier. Und in Aachen koordinieren Fraunhofer Forscher Artivasc 3D – ein europaweites Forschungsprojekt, bei dem Blutgefäße aus biokompatiblen Materialien gedruckt und später mit körpereigenen Zellen besiedelt werden. Das und mehr zum Tissue Engineering finden Sie auf dieser Seite.
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