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Haut aus dem High-Tech-Labor
Mit dem 3D-Drucker werden künstliche Gelenke hergestellt, die starre Strukturen haben. Haut ist ein Gewebe – wie kann das mit einem 3D-Drucker hergestellt werden?
Die Biofabrikation befasst sich mit der Erzeugung von lebendem Gewebe und greift dabei auf verschiedene Forschungsbereiche zurück, von der Biologie bis zur Materialwissenschaft, und nutzt automatisierte Technologien wie 3D-Bioprinting. Der Begriff 3D-Bioprinting bezieht sich im Wesentlichen auf Technologien, mit denen sich 3D-Konstrukte aus Materialien herstellen lassen, die lebende Zellen enthalten. Daher sind 3D-Druck und Bioprinting-Verfahren eng miteinander verbunden, wobei sich Letzteres auf die biologische Komponente bezieht. Im Vergleich zu 3D-gedruckten Knieersatzprothesen besteht das Ziel darin, Gewebe nachzubilden, um die biologische Funktion teils oder vollständig wiederherzustellen.
Meine Forschungsgruppe wurde 2019 gegründet; damit war die TU Wien die erste Universität in Österreich, die eine Professur für „3D-Druck und Biofabrikation“ eingerichtet hat. Wir arbeiten an der Entwicklung von Bioprinting-Technologien und -Materialien. Meine Forschungsgruppe ist interdisziplinär; wir haben Personen mit einem Hintergrund in Biologie, Pharmakologie und Maschinenbau als auch in Physik und Chemie. Außerdem arbeiten wir intensiv mit Forschungsgruppen auf der ganzen Welt zusammen. Wir setzen eine Reihe von Technologien ein, mit denen sich sowohl große Konstrukte im Zentimeterbereich als auch relativ kleine Konstrukte herstellen lassen, etwa unsere „Leber-auf-Chip“-Modelle, die nur wenige Millimeter groß sind.
Prof. Aleksandr Ovsianikov, TU Wien
Wie kam es zur Zusammenarbeit mit der MedUni Wien?
Letztendlich ist es wichtig, dass wir unsere Entwicklungen näher an den Patienten heranbringen. Unsere Forschungsthemen stimmen sehr gut mit denen von Prof. Stary an der Abteilung für Dermatologie der Medizinischen Universität Wien überein. Wir konnten die Zusammenarbeit intensivieren, nachdem wir Fördermittel im Rahmen des EU-Projekts ENROL erhalten hatten.
Welche Vorteile hat der 3D-Druck bei der Erforschung von Hautkrankheiten?
Bisherige Hautmodelle sind meist recht einfach aufgebaut und enthalten keine Immunzellen. Viele Hauterkrankungen, etwa Neurodermitis und Psoriasis, haben ihren Ursprung jedoch in einer Immunreaktion. Daher war es das Ziel, ein fortschrittliches Hautmodell zu entwickeln, das es ermöglicht, diese Erkrankungen und mögliche Therapien unter Laborbedingungen zu untersuchen und den Einsatz von Tierversuchen zu vermeiden.
Wo stehen Sie mit dem Projekt?
Es gelang, einen Proof-of-Concept für ein solches Modell zu erstellen, das mittels Extrusions-Bioprinting aus speziellen Materialien unter Verwendung verschiedener Zelltypen, die an bestimmten Stellen angeordnet wurden, hergestellt wurde. Wir möchten diesen Forschungsansatz weiterentwickeln, um eines Tages patientenspezifische Hautmodelle zu erzielen, mit denen individualisierte Behandlungen entwickelt und validiert werden können.