Forskere ved Linköpings universitet i Sverige har utviklet en teknologi som ved hjelp av bioprinting vil legge til rette for behandling av brannskader og alvorlige sår. Teknologien, som de kaller «hud på sprøyte», innebærer å 3D-printe en gel med levende celler inn i et transplantat.
Studien ble ledet av Senteret for katastrofemedisin og Linköpings universitet (LiU) og handler om hvordan større brannskader og alvorlige sår kan behandles med en ny metode, ifølge en pressemelding fra LiU. Ved større brannskader transplanteres ofte et tynt lag av den øverste delen av huden i dag. Epidermis består i utgangspunktet av én celletype, og når bare denne delen av huden transplanteres, oppstår det alvorlig arrdannelse.
Under epidermis ligger et tykkere og mer avansert hudlag kalt dermis. Lærhuden inneholder blodårer, nerver, hårsekker og andre strukturer som er nødvendige for hudens funksjon og elastisitet. Transplantasjon av denne lærhuden er imidlertid sjelden et alternativ, ettersom prosedyren etterlater et sår like stort som såret som skal leges.
Stillas for cellene
Det viktigste spørsmålet for forskere har derfor vært å lage ny hud som ikke blir arrvev, men fungerende lærhud.
– Lærhuden er så komplisert at vi ikke kan dyrke den i et laboratorium. Vi kjenner ikke engang alle komponentene i lærhuden. Det er derfor vi, og mange andre, tror at vi kanskje kan transplantere byggesteinene og deretter la kroppen lage lærhuden selv, sier Johan Junker, forsker ved Senter for katastrofemedisin og førsteamanuensis i plastikkirurgi ved Linköpings universitet, som ledet studien publisert i Advanced Healthcare Materials.
Den vanligste celletypen i lærhuden, kalt bindevevscelle eller fibroblast, er enkel å fjerne fra kroppen og dyrke i laboratoriet. Bindevevscellen har også fordelen av å kunne utvikle seg til mer spesialiserte celletyper avhengig av hva som trengs. Forskerne bak studien har laget et «stillas» for cellene ved å la dem vokse på bittesmå, porøse kuler av gelatin, et stoff som ligner på hudens kollagen. Men hvis du heller en væske som inneholder disse kulene på et sår, vil de ikke bli værende der.
3D-printing av gel med celler
Løsningen på problemet var å blande gelatinkulene med en gel bestående av et annet stoff som er naturlig for kroppen, hyaluronsyre. Det som skjer når kulene og gelen blandes, er at de kobles sammen av det som kalles klikkjemi og skaper det forskerne litt forenklet kaller «hud på sprøyte».
– Gelen har en spesiell egenskap som gjør at når den utsettes for lett trykk, blir den lett flytende. Du kan presse den ut gjennom en sprøyte på et sår, for eksempel, og når den kommer ut, blir den geléaktig igjen. Det skaper også muligheten for å 3D-printe gelen med cellene i, sier Daniel Aili, professor i molekylærfysikk ved Linköpings universitet, som ledet studien sammen med Johan Junker.
I den nåværende studien 3D-printet forskerne små «pucker» som ble plassert under huden på mus. Resultatene peker på teknologiens potensial til å brukes til å dyrke pasientens egne celler fra en minimal hudbiopsi, som deretter 3D-printes til et transplantat som påføres skaden.
– Vi ser at cellene overlever, og det er tydelig at de produserer forskjellige stoffer som er nødvendige for å lage ny dermis. I tillegg dannes det blodkar i transplantatene, noe som er viktig for at vevet skal overleve i kroppen. Vi synes dette materialet er svært lovende, sier Johan Junker.
Fremskritt i blodkarforsyning
I en annen publisert artikkel har forskere ved LiU sett nærmere på blodkarforsyning, noe som er helt avgjørende for å kunne dyrke vevslignende materialer som kan transportere oksygen og næringsstoffer til cellene. Dette har blitt gjort ved hjelp av en metode der tråder lages av et materiale som består av 98 prosent vann og kalles hydrogel.
– Trådene i hydrogel blir ganske elastiske, slik at vi kan knyte knuter på dem. Vi viser også at de kan formes til minirør, som vi kan pumpe væske gjennom eller la blodåreceller vokse i, sier Daniel Aili.
Minirørene, eller de perfuserbare strømningskanalene som forskerne også kaller dem, åpner for nye muligheter for utvikling av blodårer for blant annet organoider.
Lars Kölby, professor i plastikkirurgi ved Sahlgrenska Universitetssykehus i Gøteborg, har også deltatt i prosjektet. Forskningen har blitt finansiert med støtte fra blant annet Erling-Persson-stiftelsen, Det europeiske forskningsrådet (ERC), det svenske forskningsrådet og Knut og Alice Wallenberg-stiftelsen.
