{"id":51823,"date":"2023-11-22T00:01:19","date_gmt":"2023-11-21T23:01:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=51823"},"modified":"2023-11-22T09:14:59","modified_gmt":"2023-11-22T08:14:59","slug":"haarfollikel-in-3d-gedruckten-hautmodellen-221120231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/haarfollikel-in-3d-gedruckten-hautmodellen-221120231\/","title":{"rendered":"Haarfollikeln in 3D-gedruckten Hautmodellen zeigen neue Potentiale f\u00fcr regenerative Medizin und Arzneimitteltests auf"},"content":{"rendered":"

Haare sind ein heikles Thema – auf dem Kopf erw\u00fcnscht, wenn sie sich mit den Jahren lichten und auf sonstigen K\u00f6rperstellen aus \u00e4sthetischen Gr\u00fcnden viel bek\u00e4mpft und f\u00fcr \u00fcberfl\u00fcssig erkl\u00e4rt. Die Natur ist in dieser Hinsicht intelligenter als wir ihr zuschreiben und wahrhaben m\u00f6chten, denn die feinen H\u00e4rchen auf der Haut erf\u00fcllen tats\u00e4chlich wichtige Aufgaben. So produzieren Haarfollikel Schwei\u00df, tragen zur Regulation der K\u00f6rpertemperatur bei und enthalten Stammzellen, die die Heilung der Haut<\/a> beg\u00fcnstigen. Au\u00dferdem gelangen \u00fcber die Haut manche Arzneimittel und Kosmetika<\/a> in den K\u00f6rper, weshalb die Haarfollikel auf der Haut eine entscheidende Rolle bei dermatologischen Tests spielen.<\/p>\n

F\u00fcr solche medizinischen Tests werden seit Jahrzehnten rekonstruierte Hautmodelle entwickelt, dennoch gibt es hinsichtlich ihrer Komplexit\u00e4t und Vollst\u00e4ndigkeit L\u00fccken. Bis heute weist kein Hautmodell vollst\u00e4ndig entwickelte Haarfollikeleinheiten auf. Durch das best\u00e4ndige Aufstreben von 3D-Bioprinting<\/a> Technologien k\u00f6nnte diese L\u00fccke aber geschlossen werden und auf diese Weise biologisch und physiologisch repr\u00e4sentative Hautmodelle erstellt werden, die der nat\u00fcrlichen Haut n\u00e4herkommen und sich besser f\u00fcr Wirksamkeitsstudien eignen als die derzeitig verf\u00fcgbaren Hautmodelle. Hier setzt eine Studie von Forschern des Rensselaer Polytechnic Insititute \u00a0(RPI) an. Den Wissenschaftlern unter Studienleiter Dr. Pankaj Karande, au\u00dferordentlicher Professor f\u00fcr Chemie- und Bioingenieurwesen, ist es mithilfe des 3D-Drucks gelungen, erstmals Haarfollikel in menschliches, im Labor gez\u00fcchtetes Hautgewebe<\/a> einzubinden. Dieses first-of-ist-kind Beispiel ist synonym f\u00fcr eine bedeutende Errungenschaft im Bereich des Bioprinting, gibt es doch einen Ausblick darauf, wie 3D-Druck<\/a> den Weg f\u00fcr zuk\u00fcnftige Medikamententests und Hauttransplantationen ebnen k\u00f6nnte. \u00a0„Die Arbeit von Dr. Karande ist ein gro\u00dfartiges Beispiel f\u00fcr die Fortschritte, die RPI-Forscher an der Schnittstelle von Ingenieur- und Biowissenschaften mit Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit erzielen“<\/em>, sagte Shekhar Garde, Ph.D., Dekan der Rensselaer School of Engineering. „Die Einf\u00fchrung des 3D-Mehrkanal-Drucks in den biologischen Bereich er\u00f6ffnet aufregende M\u00f6glichkeiten, die in der Vergangenheit nur schwer vorstellbar gewesen w\u00e4ren<\/em>.“<\/p>\n

\"3D-gedruckte

Bisher sind Hautmodelle aus dem Labor l\u00fcckenhaft und weisen keine Haarfollikel auf. (Bild: Chanel)<\/p><\/div>\n

Haarfollikel in 3D-gedrucktem Gewebe<\/h3>\n

Unter dem Titel \u201eIncorporation of hair follicles in 3D bioprinted models of human skin<\/em>\u201d ver\u00f6ffentlichten die Forscher im Oktober 2023 im Fachmagazin Science Advances<\/em> den Ablauf und die Ergebnisse der Studie. Ihre Arbeit unterscheidet sich von vorherigen Ans\u00e4tzen dadurch, dass sie erstmals auch Haarfollikel in Hautmodell miteinbezogen haben und hebt sich durch die verwendete Drucktechnologie ab. „Die Rekonstruktion von Haarfollikeln mit Zellen menschlichen Ursprungs war bisher eine Herausforderung. Einige Studien haben gezeigt, dass diese Zellen, wenn sie in einer dreidimensionalen Umgebung kultiviert werden, potenziell neue Haarfollikel oder Haarsch\u00e4fte bilden k\u00f6nnen, und unsere Studie baut auf dieser Arbeit auf<\/em>\u201c, kommentierte Karande das Vorgehen bei der Studie.<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

F\u00fcr ihren Ansatz z\u00fcchteten die Forscher Haut und Follikelzellen im Labor und verarbeiteten diese dann als Biotinte<\/a> in einem speziellen 3D-Drucker weiter. Zun\u00e4chst war es entscheidend, Haut- und Follikelzellen im Labor zu vermehren, sodass gen\u00fcgend druckf\u00e4hige Zellen vorhanden waren. In einem weiteren Schritt mischten die Forscher jede Zellart mit Proteinen und anderen Materialien, um die druckbare Biotinte herzustellen. Diese wurde dann auf eine hauchd\u00fcnne Nadel aufgetragen, wodurch der Drucker Schicht um Schicht ein Hautmodell drucken konnte, gleichzeitig Kan\u00e4le f\u00fcr die Ablagerung der Haarzellen schuf und so die Haarzellen einbettete. Mit der Zeit f\u00fcllten sich diese Kan\u00e4le rund um die Haarzellen mit Hautzellen und imitierten so die Follikelstruktur von menschlicher Haut. „Unsere Arbeit ist der Beweis daf\u00fcr, dass Haarfollikelstrukturen mit Hilfe des 3D-Bioprintings hochpr\u00e4zise und reproduzierbar hergestellt werden k\u00f6nnen. Diese Art von automatisiertem Prozess wird ben\u00f6tigt, um die zuk\u00fcnftige Bioproduktion von Haut zu erm\u00f6glichen<\/em>,\u201c er\u00f6rtert Dr. Pankaj Karande die Ergebnisse der Studie.<\/p>\n

\"\"

3D-Biodruck von Haarfollikeln in der Haut. (A) Schematische Darstellung des Drucks von Haarfollikelstrukturen innerhalb der rekonstruierten Hautmodelle. (B) Live-Bild eines kultivierten Hautmodells an Tag 2. Bild: Science Advanced<\/p><\/div>\n

Haut- und Haartransplantation in Zukunft durch 3D-Druck?<\/h3>\n

Derzeit \u00fcberlebt das 3D-gedruckte Hautgewebe mit den Haarfollikeln nur ca. zwei bis drei Wochen. Diese kurze Lebensdauer ist f\u00fcr die Entwicklung von Haarsch\u00e4ften l\u00e4ngst nicht ausreichend. Noch ist die Technologie also nicht in der Lage, Hauttransplantate herzustellen, die Haare wachsen<\/a> lassen. Dennoch zeigen die Ergebnisse der Studie bedeutende Fortschritte in diese Richtung auf. Die Forscher wollen sich k\u00fcnftig auch darauf konzentrieren, die Lebenszeit des Hautgewebes zu verl\u00e4ngern, sodass Haarfollikel weiter reifen k\u00f6nnen und f\u00fcr Medikamententests und Hauttransplantationen<\/a> eingesetzt werden k\u00f6nnen. „Derzeit sind die heutigen Hautmodelle – die k\u00fcnstlichen Strukturen, die die menschliche Haut nachahmen – recht einfach. Eine Erh\u00f6hung ihrer Komplexit\u00e4t durch Hinzuf\u00fcgen von Haarfollikeln w\u00fcrde uns noch mehr Informationen dar\u00fcber liefern, wie die Haut mit topischen Produkten interagiert“<\/em>, meint Carolina Catarino, Ph.D. und Erstautorin der Studie. Die Weiterentwicklung der Technologie k\u00f6nnte sich sowohl auf die regenerative Medizin als auch auf kosmetische Tests positiv auswirken, da sie komplexere und biologisch relevante Hautmodelle erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Fest steht, dass die Proof-of-Concept-Arbeit bereits jetzt dazu beigetragen hat, die Anwendbarkeit des 3D-Drucks zu untermauern, indem 3D-Bioprinting wesentlich dazu beitr\u00e4gt, die Entwicklung von Haut, Gef\u00e4\u00dfen, Schwei\u00df- und Talgdr\u00fcsen besser zu verstehen. „Das Labor von Dr. Karande steht an der Spitze des Skin Tissue Engineering. Dieses Team hat bereits erfolgreich Haut mit funktionierenden Blutgef\u00e4\u00dfen gedruckt, und diese neueste Forschung ist ein aufregender n\u00e4chster Schritt bei der Entwicklung und Erprobung besserer Behandlungen f\u00fcr Verbrennungen und andere Hautkrankheiten“<\/em>, hebt auch Deepak Vashishth, Ph.D., Direktor des Shirley Ann Jackson, Ph.D. Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies in diesem Sinn hervor. Mehr zur Studie finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n