Ein Patient mit schweren Verbrennungsverletzungen wird sofort in ein Verbrennungszentrum gebracht, das eine Hauttransplantation benötigt. Ein Chirurg kommt mit einem kleinen Handgerät herein und verteilt dünne Schichten künstlicher Haut so einfach auf die Wunden wie das Abrollen von Klebeband.
Dieses Szenario könnte dank eines neuen Geräts, das von kanadischen Wissenschaftlern entwickelt wurde, Wirklichkeit werden: ein tragbarer 3D-Hautdrucker, der Hautgewebe auf Verbrennungen und anderen Verletzungen ablagert.
„Ich bin ziemlich davon überzeugt, dass wir einen sehr kompetenten Ansatz verfolgen“, sagt Axel Günther, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Universität von Toronto, der die Forschung beaufsichtigt hat. "Es hat eine Chance, es tatsächlich in die Kliniken zu schaffen."
Derzeit stehen Verbrennungspatienten vor einer extrem rauen Straße. Verbrennungsverletzungen sind notorisch schmerzhaft, schwer zu heilen und anfällig für Infektionen. In der Regel erhalten Patienten mit schweren Verbrennungen eine autologe Hauttransplantation, bei der Ärzte ein Stück gesunder Haut abschneiden, um den verletzten Bereich abzudecken. Aber wenn die Verbrennung sehr groß ist, gibt es nicht genug gesunde Haut, um herumzugehen. Wenn Sie sich die gesunde Haut abschaben, entsteht eine neue verletzte Stelle, eine weitere Quelle für Schmerzen und mögliche Infektionen.
Aufgrund dieser Herausforderungen haben Forscher lange nach Methoden gesucht, um künstliche Hauttransplantate entweder aus biologischen oder synthetischen Materialien herzustellen. Es gibt eine Reihe solcher Produkte auf dem Markt, die jedoch Einschränkungen aufweisen: Einige sind teuer, andere können nur vorübergehend verwendet werden, andere benötigen Wochen, um aus den Hautzellen des Patienten selbst hergestellt zu werden.
Die Forscher der University of Toronto entwickelten einen Drucker in der Größe eines Schuhkartons mit einem Gewicht von weniger als einem Kilogramm. Es gibt Streifen mit „Bio-Tinte“ aus biologischem Material ab. Diese Materialien umfassen Kollagen - das am häufigsten vorkommende Protein in der Dermis oder mittleren Hautschicht - und Fibrin, ein Protein, das für die Wundheilung benötigt wird. Die Kunsthautstreifen können direkt auf der verletzten Stelle abgelegt werden.
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"Die Analogie ist ein Klebebandspender, bei dem Sie anstelle einer Klebebandrolle ein Mikrogerät verwenden, das ein Stück Klebeband herausquetscht", sagt Günther. Es wurde auch mit einem White-Out-Spender verglichen.
Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Lab on a Chip veröffentlicht .
Die Forscher haben das Gerät erfolgreich an Schweinen getestet und hoffen, in den nächsten Jahren Versuche am Menschen durchführen zu können. Wenn das Gerät am Menschen funktioniert, muss das Team eng mit Chirurgen zusammenarbeiten, um die Arbeitsabläufe im Operationssaal zu untersuchen und ein System zu entwickeln, das die Anforderungen hinsichtlich Größe und Geschwindigkeit erfüllt.
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung synthetischer Hauttransplantationsprodukte und -techniken ist die Infektion, sagt Palmer Bessey, stellvertretender Direktor des William Randolph Hearst Burn Centers am New Yorker Presbyterian / Weill Cornell Medical Center.
"Menschen mit großen Verbrennungen sind anfällig für Infektionen", sagt Bessey. "Und die Infektion wird die Wundheilung stören. Dies kann dazu führen, dass all dieses schicke teure magische Material überhaupt nicht überlebt."
Damit ein neues Material oder eine neue Technik funktioniert, muss es in der Lage sein, Infektionen auszuhalten. Ein ideales Material und eine Technik würden auch weniger Narben hinterlassen als herkömmliche Transplantate.
"Das Material, Sie möchten, dass es die raue Umgebung eines tatsächlichen kranken Patienten überlebt", sagt Bessey.
Laut Bessey ist die Untersuchung in Toronto vielversprechend, da in kurzer Zeit möglicherweise große Mengen an Hauttransplantatmaterial produziert werden könnten.
"Je länger Patienten mit offenen Wunden herumliegen, desto anfälliger sind sie für Infektionen", sagt er.
Es gibt viele Forscherteams in Amerika und im Ausland, die derzeit an der Herstellung besserer Hauttransplantationen arbeiten, sagt Bessey.
"Es wäre eine großartige Sache, einfach großartig", sagt er. "Aber es gibt echte Herausforderungen."
