Haut mit Haarfollikeln aus dem Bioprinter

Forschende haben Haarfollikel in menschlichem Hautgewebe, das im Labor gezüchtet wurde, im 3D-Drucker hergestellt. Die Methode könnte in der regenerativen Medizin und bei Arzneimitteltests angewendet werden, auch wenn die Entwicklung von Hauttransplantaten, die Haare wachsen lassen, noch einige Jahre entfernt ist.

Haarfollikel produzieren Schweiß und helfen bei der Regulierung der Körpertemperatur, und sie enthalten Stammzellen, die der Haut bei der Heilung helfen. Haarfollikel sind auch eine Eintrittspforte für topische Medikamente, was sie zu einem wichtigen Bestandteil der dermatologischen Tests macht. Doch derzeit werden die ersten Sicherheitstests an künstlich hergestellten Hautgeweben durchgeführt, die keine Haarfollikel enthalten.

„Die heutigen Hautmodelle – die künstlichen Strukturen, die die menschliche Haut imitieren – sind recht einfach. Eine Erhöhung ihrer Komplexität durch Hinzufügen von Haarfollikeln würde uns noch mehr Informationen darüber liefern, wie die Haut mit topischen Produkten interagiert“, sagte Carolina Catarino, Ph.D., Erstautorin der Studie.

Die Forschenden erstellten nun eine follikeltragende Haut mit 3D-Drucktechniken. Der Prozess beginnt damit, dass Proben von Haut- und Follikelzellen im Labor vermehrt werden, bis genügend druckbare Zellen vorhanden sind. Anschließend mischen die Forschenden jeden Zelltyp mit Proteinen und anderen Materialien, um die für den Drucker erforderliche Biotinte herzustellen. Mit einer hauchdünnen Nadel, auf die die Biotinte aufgetragen wird, baut der Drucker die Haut Schicht für Schicht auf und schafft gleichzeitig Kanäle für die Haarzellen. Mit der Zeit wandern die Hautzellen in diese Kanäle, die die Haarzellen umgeben, und spiegeln so die Follikelstrukturen der echten Haut wider.

Derzeit haben diese Gewebe eine Lebensdauer von zwei bis drei Wochen, was für die Entwicklung von Haarschäften nicht ausreichend ist. Die künftige Arbeit des Forscherteams zielt darauf ab, diesen Zeitraum zu verlängern, sodass die Haarfollikel weiter reifen können und der Weg für ihre Verwendung bei Arzneimitteltests und Hauttransplantationen geebnet wird.

„Unsere Arbeit ist der Beweis dafür, dass Haarfollikelstrukturen mithilfe des 3D-Bioprintings hochpräzise und reproduzierbar hergestellt werden können. Diese Art von automatisiertem Prozess ist notwendig, um in Zukunft die Bioproduktion von Haut zu ermöglichen“, sagte Studienleiter Dr. Pankaj Karande vom Rensselaer Shirley Ann Jackson, Ph.D. Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies, USA.