Im Labor von Alberto Pappalardo, Arzt und Postdoktorand, spezialisiert auf Dermatologie und Gewebe
Hautkonstruktion in Form einer Hand
Die Technologie zum Wachsen von Hautstrukturen ist es nichthat in 40 Jahren erhebliche Veränderungen erfahren; es handelt sich meist um flache, rechteckige oder runde Flecken. Das sei ein Problem, sagt Hassan Erbil Abachi, Assistenzprofessor, Bioingenieur und Pappalardos Berater, weil diese Formen nicht mit den Formen von Körperteilen wie Fingern und Gesichtern übereinstimmen. Das Anbringen von 2D-Patches auf 3D-Konturen erfordert mehr Patches, was mehr Stiche und längere Operationen bedeutet. Es sieht ästhetisch schlechter aus und funktioniert mechanisch schlechter.
In einem Artikel in Science Advances, das Teambeschrieb ihren Prozess zur Herstellung eines dreidimensionalen Transplantats, das sie "endlos" nennen, was bedeutet, dass es so geformt ist, dass es zu einem Körperteil passt und keine Nähte hat. Sie begannen mit dem 3D-Druck eines Gerüsts, das es Hautzellen ermöglicht, in die gewünschte Form zu wachsen. Pappalardo säte menschliche Zellen in Schichten um das Gerüst herum und wartete dann darauf, dass diese Zellen ein dichtes Netzwerk von Strukturmolekülen bildeten. Die konstruierte Haut folgt Form und Funktion besser als jede andere zuvor, und als sie an einer Maus getestet wurde, fügte sie sich ein, als wäre sie natürliche Haut – das Auftragen dauerte 30 Sekunden und 10 Minuten bis zur Fertigstellung.
Das Abacha-Team begann sein Experiment mitAnbau der Haut einer einfachen zylindrischen Form. Sie verwendeten einen 3D-Scan oder ein digitales Modell, um ein durchlässiges Kunststoffgerüst für Zellen in zwei Hautschichten zu drucken – der inneren Dermis und der äußeren Epidermis. Pappalardo hat Fibroblasten (Hautzellen) mit Kollagen um ein Gerüst gegossen. Innerhalb von zwei Wochen reifte die Schicht, und dann säte der Wissenschaftler Keratinozyten - Epidermiszellen. Diese Kombination wurde eine Woche lang auf der einen Seite Luft und auf der anderen Flüssigkeit ausgesetzt - wie unsere Haut. Und es hat funktioniert. „Wir dachten: Wenn wir einen Zylinder herstellen können, können wir jede Form herstellen“, sagt Abatsi.
Der Durchbruch löste eine Debatte innerhalb der Wissenschaft ausGruppen: Eine Gruppe von Wissenschaftlern wollte sich ein Gesicht wachsen lassen, aber derjenige, der es mit der Hand versuchen wollte, gewann. Sie stellten sich eine Struktur mit fünf Fingern vor, die am Handgelenk geöffnet, wie ein Handschuh getragen und dann genäht werden konnte. „Sie müssen nur noch den Handgelenksbereich verbinden und die Operation ist beendet“, sagt Abatsi.
Daher druckte das Labor einen Fünf-Finger-RahmenDie Größe einer Packung Zucker betrug, die Zellen wurden wie zuvor vorbereitet und dann getestet, wie gut das Design im Vergleich zu herkömmlichen Transplantaten standhielt. Beim Test auf mechanische Verformung übertrafen „randlose“ Strukturen die flachen um 400 %.
Aber kann so eine Hauttransplantationwirklich beruhigen? Pappalardos Demonstration an Mäusen, die er schließlich elfmal durchführte, sagt ja. Er wählte das Hinterglied der Maus, weil die Geometrie dieses Bereichs sehr komplex ist. Vier Wochen nach dem Hautersatz war das künstliche Konstrukt vollständig in die umgebende Haut der Maus integriert.
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