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Unter der Leitung von Associate Professor Axel Guenther entwickelte ein Forscherteam der University of Toronto einen tragbaren Haut-3D-Drucker. Mit diesem neuen 3D-Bioprinting-Gerät, genannt Handheld-Bio-Pen, kann Hautgewebe auf tiefe Wunden gedruckt werden, um den Heilungsprozess zu verkürzen.
Im Bereich des Bioprinting werden uns immer wieder aufs Neue Innovationen präsentiert, ob es sich nun um 3D-gedruckte Organe oder doch ein Verfahren namens „Magnetic 3D Cell Culturing“, mit welchem die NASA menschenähnliche Zellen für die Krebsforschung erzeugt, handelt. Nun brachte ein Forschungsprojekt der University of Toronto die neueste Innovation hervor: den Handheld-Bio-Pen.
Durchgeführt wurde diese Forschung an der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften und Ingenieurwissenschaften von Associate Professor Axel Guenther in Zusammenarbeit mit Doktorand Navid Hakimi sowie Dr. Marc Jeschke, Direktor des Ross Tilley Burn Center am Sunnybrook Hospital und Professor für Immunologie.
Im Rahmen dieses Projekts entwickelten die Forscher den Handheld-Bio-Pen, welcher in nur zwei Minuten Gewebe in situ bilden, ablegen und in Position bringen kann. In der Zeitschrift Lab on a Chip wurden die Ergebnisse dieser Forschungen bereits ausführlich unter dem Titel “Handheld Skin Printer: In-situ-Bildung von planaren Biomaterialien und Geweben” publiziert.
Zwar stehen der Medizin schon viele Bioprinting-Verfahren zur Verfügung, jedoch neigen diese meist dazu übermäßig kompliziert sowie teuer zu sein. Somit ist der Einsatz von Bioprinting im medizinischen Alltag noch relativ begrenzt. Der tragbare Haut-3D-Drucker wirkt dem entgegen, indem er eine kostengünstige sowie effiziente Lösung zur Heilung von Hautwunden bietet.
Momentan werden Patienten mit schweren Hautwunden, bei welchen alle drei Hautschichten verletzt wurden, bevorzugt mit Spalthauttransplantation behandelt. In diesem Verfahren wird gesunde Spenderhaut benötigt, welche in weiterer Folge auf die Oberhaut und einen Teil der darunter liegenden Dermis aufgepfropft wird. In vielen Fällen ist jedoch nicht genügend Spenderhaut verfügbar, um alle drei Hautschichten behandeln zu können. Somit kommt es bei dieser Methode immer wieder zu einem schlechten Heilungsprozess.
Durch den Einsatz von Gewebeblättern sowie spezieller Biotinte ermöglicht der Handelheld-Bio-Pen eine verbesserte Regeneration des Gewebes. Um beschädigte Haut effektiv wieder nachwachsen zu lassen, werden in dieser Methode genannte Tücher als Basis auf bestimmte Teile des Wundbereichs gelegt. In jedem dieser Gewebeblätter verlaufen vertikale Streifen aus Biotinte entlang der Innenseite. Bestehend aus proteinbasierten Biomaterialien wie Kollagen sowie Fibrin, ein für Wundheilung entscheidendes Protein, soll diese Biotinte zu Hautwachstum beitragen.
Mit der Größe eines Schuhkartons und einem Gewicht von weniger als einem Kilogramm wurde der Handheld-Bio-Pen auch sehr benutzerfreundlich gestaltet. Um diesen Haut-3D-Drucker bedienen zu können ist lediglich ein minimales Training bezüglich der Wasch- und Inkubationsstufen nötig. Die UoT-Forscher hoffen, dass deren tragbarerer 3D-Bioprinter künftig die Behandlung von Verbrennungen und anderen Hautverletzungen revolutionieren wird.
