Forscher der Universität Toronto entwickeln tragbaren 3D-Hautdrucker

Forscher der University of Toronto haben einen tragbaren 3D-Hautdrucker entwickelt, der gleichmäßige Schichten von Hautgewebe ablegt, um tiefe Wunden zu bedecken und zu heilen. Das Team glaubt, dass es das erste Gerät ist, das innerhalb von zwei Minuten oder weniger Gewebe an Ort und Stelle bildet und ablegt.

Die Forschung, geleitet von Doktorand Navid Hakimi unter der Leitung von Associate Professor Axel Guenther von der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften und Technik, und in Zusammenarbeit mit Dr. Marc Jeschke, Direktor des Ross Tilley Burn Zentrums am Sunnybrook Hospital und Professor für Immunologie an der der Fakultät für Medizin, wurde kürzlich in der Zeitschrift Lab on a Chip veröffentlicht.

Bei Patienten mit tiefen Hautwunden können alle drei Hautschichten – Epidermis, Dermis und Hypodermis – stark geschädigt sein. Die derzeit bevorzugte Behandlung wird Spalthauttransplantation genannt, bei der gesunde Spenderhaut auf die Oberhaut und einen Teil der darunter liegenden Dermis aufgepfropft wird.

Die Spalthauttransplantation bei großen Wunden erfordert ausreichend gesunde Spenderhaut, um alle drei Schichten zu durchqueren, und eine ausreichende Transplantathaut ist selten verfügbar. Dadurch bleibt ein Teil des verletzten Bereichs “ungepfropft” oder unbedeckt, was zu schlechten Heilungsergebnissen führt.

Obwohl eine große Anzahl von Tissue-Engineering-Hautersatzprodukten existiert, sind sie in klinischen Umgebungen noch nicht weit verbreitet.

“Die meisten aktuellen 3D-Bioprinter sind sperrig, arbeiten bei niedrigen Geschwindigkeiten, sind teuer und nicht mit der klinischen Anwendung vereinbar”, erklärt Guenther.

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Das Forschungsteam glaubt, dass der In-situ-Hautdrucker eine Plattformtechnologie ist, die diese Barrieren überwindet und gleichzeitig den Heilungsprozess der Haut verbessert – ein großer Fortschritt.

Der Handheld-Hautdrucker ähnelt einem White-Out-Bandspender – außer dass die Bandrolle durch ein Mikrogerät ersetzt wird, das Tissueblätter bildet. Vertikale Streifen von “Biotinte”, die aus proteinbasierten Biomaterialien bestehen, einschließlich Kollagen, das am häufigsten vorkommende Protein in der Dermis, und Fibrin, ein Protein, das an der Wundheilung beteiligt ist, laufen entlang der Innenseite jedes Tissueblattes.

“Unser Skin Printer verspricht, Gewebe an spezifische Patienten und Wundeigenschaften anzupassen”, sagt Hakimi. “Und es ist sehr tragbar.”

Das Handgerät hat die Größe eines kleinen Schuhkartons und wiegt weniger als ein Kilogramm. Es erfordert auch ein minimales Bedienertraining und beseitigt die Wasch- und Inkubationsstufen, die von vielen herkömmlichen Bioprintern benötigt werden.

Die Forscher planen, dem Drucker mehrere Funktionen hinzuzufügen, einschließlich der Erweiterung der Größe der abdeckbaren Wundbereiche. In Zusammenarbeit mit Jeschkes Team am Sunnybrook Hospital planen sie, weitere In-vivo-Studien durchzuführen. Sie hoffen, dass sie eines Tages klinische Studien an Menschen durchführen und schließlich die Behandlung von Verbrennungen revolutionieren können.