Künstliche Haut: Fraunhofer Forscher bauen Blutgefäße mit 3D-Drucker
Dem Projekt Antivasc 3D des Fraunhofer Instituts ist es gelungen, mit dem 3D-Drucker künstliche Blutgefäße herzustellen. Damit könnte sich künftig das vollständige Hautsystem außerhalb des Körpers kultivieren lassen. Das würde schnelle Hilfe bei großflächigen Hautverletzungen bedeuten.
Künstliches Blutgefäß aus dem 3D-Drucker: Es besteht aus einem akrylbasierten, synthetischen Polymer, das biokompatibel ist.
Foto: Fraunhofer ILT
Nach Verbrennungen oder Tumorentfernungen sind Patienten oftmals auf neue Haut angewiesen. Möglichkeit A ist eine Transplantation. Möglichkeit B ist Haut aus der Konserve. Hier ist die Wissenschaft mittlerweile so weit, dass sie die oberen Schichten der Haut – Epidermis und Dermis – mit einer Gesamtdicke von bis zu 200 µm außerhalb des Körpers kultivieren kann. Problematisch hingegen ist die mehrere Millimeter dicke Subcutis. Denn sie ist auf versorgende Blutgefäße angewiesen.
3D-Drucker stellt künstliche Blutgefäße her
Hier setzt ein interdisziplinäres Forscherteam unter Führung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) aus Aachen an: Im Rahmen des Forschungsprojekts Artivasc 3D hat es ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sich künstliche, verzweigte Blutgefäße herstellen lassen. Sie sollen zukünftig bei der Kultivierung des Hautsystems für Blutzufuhr sorgen.
Die größte Herausforderung war es laut Forschern, das geeignete Druckmaterial für die Herstellung der artifiziellen Blutgefäße zu finden. Die Wissenschaftler entwickelten ein akrylbasiertes, synthetisches Polymer, das die passenden mechanischen Eigenschaften hat und gleichzeitig biokompatibel ist. Denn später besiedeln sogenannte Endothelzellen die Oberfläche – das sind Zellen, die die Innenseite der Blutgefäße auskleiden. Bindegewebszellen namens Pericyten besiedeln die Außenwand.
Drucker arbeitet mit Schichtdicken von 20 µm
Beim Druck entschieden sich die Projektteilnehmer für eine Kombination aus Inkjet-Printing und Stereolithographie. Mit diesem Kombiverfahren gelang eine sehr feine Auflösung, sodass der Drucker mit Schichtdicken von etwa 20 µm (0,02 mm) verzweigte, poröse Blutgefäße herstellen konnte. Die Daten lieferte eine mathematische Simulation. Laut Wissenschaftlern bietet das Artivasc-3D-Verfahren erstmalig die Rahmenbedingungen, kontrolliert verzweigte und biokompatible Gefäße in dieser Dimension herzustellen.
In einem neuartigen Bioreaktor haben die Forscher Fettgewebe gezüchtet. Es wäre weiterer Bestandteil einer außerhalb des Körpers kultivierten Vollhaut mit einem Durchmesser von bis zu 12 mm.
Quelle: Fraunhofer IGB
Für gezüchtete Vollhaut mit einer Dicke von bis zu 12 mm gibt es viele Anwendungen: Sie könnte schnelle Hilfe bei großflächigen Hautverletzungen leisten und in der Pharmaindustrie Tierversuche ersetzen. Dank der Eroberung der dritten Dimension bei der Gewebekultivierung könnte es laut Forschern außerdem möglich werden, auch andere Organe außerhalb des Körpers aufzubauen. Notwendiges Fettgewebe haben die Forscher in einem neuartigen Bioreaktor gleich mitgezüchtet.
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