Künstliche Haut soll Behandlung von Krankheiten voranbringen

Empa-Forschende entwickeln künstliche Haut auf Basis von Hydrogel, um Hautkrankheiten zu simulieren und so besser verstehen und behandeln zu können.

Dübendorf/St. Gallen/Thun. Die Haut ist das grösste Organ des Menschen. Sie macht etwa 15 Prozent unseres Körpergewichts aus und schützt vor Krankheitserregern, Austrocknung und Temperaturextremen. Hautkrankheiten sind daher nicht bloss unangenehm – sie können für Betroffene auch schnell gefährlich werden. Obwohl Leiden wie Hautkrebs, chronische Wunden und Autoimmunerkrankungen der Haut weit verbreitet sind, gibt es noch viele offene Fragen rund um deren Entstehung und Behandlung. Um Antworten auf diese Fragen zu finden, arbeiten Empa-Forschende gemeinsam mit Ärzt:innen an einem Modell der menschlichen Haut, mit dem sich Hautkrankheiten simulieren und so besser verstehen lassen.

Die Herausforderung liegt dabei darin, dass ganze Gewebe nachgebaut werden sollen. Hier wollen die Forschenden aus den Laboren «Biointerfaces» und «Biomimetic Membranes and Textiles» eine lebendige «künstliche Haut» herstellen, die Hautzellen enthält und die Schicht- und Faltenstruktur der menschlichen Haut emuliert. Das Projekt ist Teil der Schweizer Forschungsinitiative «SKINTEGRITY.CH». Um etwas so Komplexes wie die menschliche Haut nachzubauen, braucht es zunächst ein geeignetes Baumaterial: Hier hat das Empa-Team ein Hydrogel entwickelt, das die komplexen Anforderungen erfüllt und zudem noch einfach herzustellen ist. Die Grundlage: Gelatine aus der Haut von Kaltwasserfischen.

Als weiteren Vorteil sehen die Expert:innen, dass sich viele Hydrogele mit dem 3D-Drucker verarbeiten lassen. «Der 3D-Druck ist ein mächtiges Werkzeug für die Entwicklung von Hautmodellen. Damit lassen sich die Hautzellen in bestimmten Mustern in die Hydrogel-Matrix einsetzen», sagt Kongchang Wei, Leiter der Forschungsgruppe «Tissue-Regenerative Soft Materials». Und weiter: «3D-Druck erlaubt uns, mehrere Materialien und Zelltypen in einer einzigen Struktur zu vereinen – wie dies bei der echten Haut auch der Fall ist.» Das Hautmodell solle nicht nur die Schichten Dermis und Epidermis beinhalten, sondern auch die zwischen diesen beiden Hautschichten liegende Basalmembran abbilden, schildert der Leiter der Forschungsgruppe. Denkbar wäre zudem, das Hydrogel (ohne lebende Zellen) als Verbandsmaterial anzuwenden.

Das Hydrogel auf Fischgelatinebasis wurde von den Forschenden mittlerweile zum Patent angemeldet. In einem nächsten Schritt soll das lebende Hautmodell fertig entwickelt und anderen Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt werden. (red)

Quelle: Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt