Lebendige Hautmodelle aus dem 3D-Drucker

Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa haben in Zusammenarbeit mit Ärzten eine neue künstliche Haut auf Hydrogelbasis entwickelt. Das Ergebnis ebnet den Weg für die Reproduktion von vollständigem Hautgewebe im Labor.

Dieses neue Material wird aus Gelatine hergestellt, die aus der Haut von Kaltwasserfischen gewonnen wird, und ermöglicht es, dreidimensionale Modelle der menschlichen Haut herzustellen. Ziel ist es, Hautkrankheiten besser zu verstehen und neue Behandlungsmethoden zu entwickeln. Das Projekt wird im Rahmen der Schweizer Forschungsinitiative «Skintegrity.CH» durchgeführt.

«Obwohl Leiden wie Hautkrebs, chronische Wunden und Autoimmunerkrankungen der Haut weit verbreitet sind, wissen wir häufig noch zu wenig darüber, warum sie entstehen und wie wir sie effektiv behandeln», betont das Institut in einer Mitteilung.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, haben Wissenschaftler ein Modell der menschlichen Haut entwickelt, das verschiedene Krankheitsbilder simulieren kann. Die Grundlage dieses Modells ist ein biomimetisches Hydrogel, das die extrazelluläre Matrix der Haut nachahmen kann. Dabei handelt es sich um Polymere mit schwach vernetzten Ketten, die grosse Mengen an Wasser absorbieren können.

Hauptvorteil dieses Materials ist seine Eignung für den 3D-Druck. «Der 3D-Druck ist ein mächtiges Werkzeug für die Entwicklung von Hautmodellen. Damit lassen sich die Hautzellen in bestimmten Mustern in die Hydrogel-Matrix einsetzen», erklärt Kongchang Wei, Leiter der Forschungsgruppe. «3D-Druck erlaubt uns, mehrere Materialien und Zelltypen in einer einzigen Struktur zu vereinen – wie dies bei der echten Haut auch der Fall ist.»

Neben dem Einsatz in der Modellierung könnte das Hydrogel, das keine lebenden Zellen enthält, auch als Wundverband dienen. «Fischhaut wird zurzeit als ein vielversprechendes Mittel zur Wundheilung erforscht», erläutert der Forscher. «Unser Hydrogel ist homogener, sicherer und kann genau auf die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten zugeschnitten werden, beispielsweise mit unterschiedlichen Formen, Stärken und Festigkeit. Sogar die Integration von Medikamenten wäre denkbar».

Das Hydrogel auf Fischgelatinebasis wurde bereits zum Patent angemeldet.