Künstliches Gewebe 29.05.2009 Hautmodelle in Massenproduktion
Haut aus der Fabrik: Davon träumen Pharmakologen, Chemiker und Mediziner schon lange, brauchen sie sie doch, um die Verträglichkeit von Produkten zu testen. Das Fraunhofer-Institut hat nun vorgestellt, wie künstliche Haut hergestellt werden könnte.
Die Forschung hat einen enormen Bedarf an «Hautmodellen»: Mit ihrer Hilfe lässt sich feststellen, ob Cremes und Seifen, Putzmittel, Medikamente oder Pflaster «hautverträglich» sind oder ob die Produkte Reizungen oder allergische Reaktionen hervorrufen. Die Ergebnisse der Tests gelten als aussagekräftig und könnten Tierversuche größtenteils überflüssig machen.
Das Problem: Künstliche Haut ist rar. «Die Produktion ist aufwändig», sagt Jörg Saxler vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT. «Derzeit gelingt es selbst etablierten internationalen Unternehmen nicht, pro Monat mehr als 2.000 Hautstückchen von jeweils einem Quadratzentimeter Größe herzustellen.» Doch der Jahresbedarf liege mit mehr als 6,5 Millionen Stück allein im EU-Raum weitaus höher, als es die Produktionskapazitäten erlauben.
Zusammen mit Professor Heike Mertsching vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB koordiniert Saxler das Projekt «Automated Tissue Engineering on Demand», zu deutsch «Automatisierte Gewebezucht auf Nachfrage».
Das Tissue Engineering steckt noch in den Kinderschuhen. «Bisher werden überwiegend einschichtige Hautmodelle angeboten, die aus einem einzigen Zelltypus bestehen», so Mertsching. Ein Projektteam arbeite aber an einem Modell, das aus zwei Schichten mit unterschiedlichen Zelltypen bestehe. «Damit steht uns ein nahezu perfektes Abbild der menschlichen Haut zur Verfügung», sagt Mertsching.
Eine erste vollautomatische Produktionsanlage für zweischichtige Hautmodelle sei derzeit in der Entwicklung. In einem mehrstufigen Prozess werden kleine Hautstücke zunächst sterilisiert, zerschnitten, mit Hilfe von Enzymen aufbereitet, in zwei Zellfraktionen separiert und diese getrennt auf Zellkulturoberflächen vermehrt.
Der nächste Arbeitsschritt fügt die beiden Zelltypen zu einem zweischichtigen Modell zusammen. Den Zellen, die die flexible untere Schicht, die Dermis, bilden sollen, wird Kollagen beigemischt, um dem Gewebe natürliche Elastizität zu verleihen. In einem körperwarmen und feuchten Inkubator verbinden sich die Zellfraktionen in weniger als drei Wochen zu einem Hautmodell von etwa einem Zentimeter Durchmesser.
Zwar habe sich die Technik in der Praxis bereits bewährt, für die Massenproduktion sei sie bisher jedoch zu teuer und zu aufwändig, sagt Mertsching. Deshalb werde mit Hochdruck an der Automatisierung der Arbeitsschritte getüftelt, die bisher noch viel Handarbeit erfordern. In zwei Jahren soll die Hautfabrik fertig sein und 5000 Hautmodelle monatlich produzieren.
Interessant ist das Tissue Engineerung nicht nur für Chemie-, Kosmetik-, Pharma- und Medizintechnikunternehmen, sondern auch für die Transplantationsmedizin: Bei großen Brandverletzungen benötigen Chirurgen gesundes Gewebe, um zerstörte Hautpartien zu ersetzen. Zwar arbeiten die Forscher am IGB bereits an einem Vollhautmodell, das in solchen Fällen eingesetzt werden könnte. Aber das ist noch Zukunftsmusik.
Die zweischichtigen Hautmodelle sind dafür nicht geeignet: «Sie haben keine Blutversorgung und werden daher nach einiger Zeit vom Körper abgestoßen», erklärt Saxler. Wenn die Hautmodelle mit Blutgefäßen durchzogen werden können, sollen die Transplantate ebenfalls vollständig automatisiert produziert werden, plant das Fraunhofer-Institut.
kat/aro
