Wetenschappers printen haarzakjes in in een laboratorium gekweekte huid in 3D

De bevinding, gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances , heeft potentiële toepassingen in de regeneratieve geneeskunde en het testen van medicijnen, hoewel technische huidtransplantaties die haar laten groeien nog een aantal jaren op zich laten wachten.

“Ons werk is een proof-of-concept dat haarfollikelstructuren op een zeer nauwkeurige, reproduceerbare manier kunnen worden gecreëerd met behulp van 3D-bioprinting. Dit soort geautomatiseerde proces is nodig om toekomstige bioproductie van de huid mogelijk te maken”, zegt Pankaj Karande, Ph. .D., universitair hoofddocent chemische en biologische technologie en lid van Rensselaer’s Shirley Ann Jackson, Ph.D. Centrum voor Biotechnologie en Interdisciplinaire Studies, die de studie leidde.

“De reconstructie van haarzakjes met behulp van van mensen afkomstige cellen is van oudsher een uitdaging geweest. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat als deze cellen in een driedimensionale omgeving worden gekweekt, ze mogelijk nieuwe haarzakjes of haarschachten kunnen creëren, en onze studie bouwt voort op dit werk”, zei Karande.

Als het gaat om het ontwikkelen van de menselijke huid, lijkt haar in eerste instantie misschien overbodig. Haarzakjes zijn echter heel belangrijk: ze produceren zweet, helpen de lichaamstemperatuur te reguleren, en ze bevatten stamcellen die de huid helpen genezen.

Haarzakjes zijn ook een toegangspunt voor actuele medicijnen en cosmetica, waardoor ze een belangrijk onderdeel vormen van dermatologisch testen. Maar tegenwoordig worden de eerste veiligheidstests uitgevoerd op speciaal ontworpen huidweefsel zonder haarzakjes.

“Op dit moment zijn hedendaagse huidmodellen – de kunstmatige structuren die de menselijke huid nabootsen – vrij eenvoudig. Het vergroten van hun complexiteit door het toevoegen van haarzakjes zou ons nog meer informatie geven over hoe de huid interageert met plaatselijke producten”, zegt Carolina Catarino, Ph. D., eerste auteur van het onderzoek, promoveerde bij Rensselaer en is nu onderzoeker die nieuwe huidtestmethoden ontwikkelt bij Grupo Boticário, een cosmeticabedrijf in haar thuisland Brazilië.

“Het laboratorium van Dr. Karande loopt voorop op het gebied van huidweefseltechniek. Dit team heeft al met succes huid met werkende bloedvaten geprint, en dit nieuwste onderzoek is een spannende volgende stap in het ontwikkelen en testen van betere behandelingen voor brandwonden en andere huidaandoeningen”, aldus Deepak Vashishth, Ph.D., directeur van de Shirley Ann Jackson, Ph.D. Centrum voor Biotechnologie en Interdisciplinaire Studies.

“Het werk van Dr. Karande is een geweldig voorbeeld van de vooruitgang die RPI-onderzoekers boeken op het grensvlak van techniek en levenswetenschappen met impact op de menselijke gezondheid”, zegt Shekhar Garde, Ph.D., decaan van Rensselaer’s School of Engineering. “Het brengen van meerkanaals 3D-printen naar de biologische wereld opent spannende mogelijkheden die in het verleden moeilijk voor te stellen waren.”

De onderzoekers creëerden hun follikeldragende huid met 3D-printtechnieken die aangepast zijn voor printen op cellulair niveau.

De wetenschappers beginnen door monsters van huid- en follikelcellen in het laboratorium te laten delen en vermenigvuldigen totdat er voldoende afdrukbare cellen zijn. Vervolgens mengen de onderzoekers elk type cel met eiwitten en andere materialen om de ‘bio-inkt’ te creëren die door de printer wordt gebruikt. Met behulp van een extreem dunne naald om de bio-inkt aan te brengen, bouwt de printer de huid laag voor laag op en creëert tegelijkertijd kanalen voor het afzetten van de haarcellen. Na verloop van tijd migreren de huidcellen naar deze kanalen rond de haarcellen, wat de follikelstructuren weerspiegelt die aanwezig zijn in de echte huid.

Op dit moment hebben deze weefsels een levensduur van twee tot drie weken, wat niet genoeg tijd is voor de ontwikkeling van haarschachten. Het toekomstige werk van het onderzoeksteam is erop gericht die periode te verlengen, waardoor de haarzakjes verder kunnen rijpen en de weg wordt vrijgemaakt voor het gebruik ervan bij medicijntests en huidtransplantaties.

Bron