Wie der 3D-Druck es Wissenschaftlern ermöglicht, neue menschliche Haare wachsen zu lassen
Forscher der Columbia University haben einen Weg gefunden, mithilfe der 3D-Drucktechnologie die menschliche Kopfhaut zu simulieren und so das Wachstum neuer menschlicher Haare zu ermöglichen. Sie können dann das neue Haar auf die Kopfhaut von Menschen mit Haarausfall verpflanzen.
Eine große Anzahl von Menschen auf der ganzen Welt leidet unter Haarausfall in der einen oder anderen Form, entweder aufgrund natürlicher Ursachen oder als Nebenwirkung einer medizinischen Therapie. In vielen dieser Fälle - insbesondere bei Personen mit natürlichem Haarausfall - ist der Prozess nicht reversibel.
Studien haben gezeigt, dass Haarausfall einen erheblichen Einfluss auf das Selbstbild und die Lebensqualität von Frauen und Männern haben kann, da die meisten Kulturen großen Wert auf natürliches Haar legen.
Trotzdem können Behandlungsoptionen für Menschen mit Haarausfall ein Hit-and-Miss sein, und einige Personen benötigen möglicherweise gezieltere Eingriffe, wie z. B. eine Haartransplantation.
Bei diesem Verfahren werden Haarfollikel von einem Körperteil einer Person in einen anderen transplantiert. Neue und nachhaltigere Optionen für das Nachwachsen der Haare könnten sich jedoch abzeichnen.
Einige neuere Forschungen haben sich auf die Verwendung von Stammzellen konzentriert, um neues, natürliches menschliches Haar zu züchten. Bei den Experimenten wurde jedoch die Maushaut als „Pflanzgrund“ für diese Zellen verwendet.
Jetzt hat zum ersten Mal ein Forscherteam des Columbia University Medical Center in New York, NY, eine Methode zum Züchten neuer menschlicher Haare entwickelt. Anstatt sich auf Haut zu verlassen, verwendeten sie 3D-Druckmethoden.
Die Forscher erklären, dass ihr erfolgreiches Experiment in mehrfacher Hinsicht eine Premiere war. Wissenschaftler konnten im Labor unabhängig voneinander Ratten- und Maushaare wachsen lassen, hatten jedoch Probleme, dies mit menschlichen Haaren zu erreichen.
„Zellen von Ratten und Mäusen wachsen wunderschöne Haare. Aus Gründen, die wir nicht vollständig verstehen, sind menschliche Zellen jedoch resistent “, sagt die Co-Autorin Angela Christiano, Ph.D.
Pflanzen Sie den „Samen“ neuer Haare
Christiano und sein Team fragten sich, ob sie das Wachstum neuer Haare im Labor stimulieren könnten, indem sie eine Umgebung schaffen, die derjenigen ähnelt, die menschliche Haarzellen auf natürliche Weise einnehmen.
Ihr erster Versuch bestand darin, kleine Zellkugeln zu erzeugen und sie in Flüssigkeitstropfen zu suspendieren. Dann implantierten sie diese Kugeln in Mäuse, um zu sehen, ob Haare wachsen würden. Die Forscher waren mit diesem Ansatz nicht zufrieden, da einige der implantierten Zellen zwar neues Haar bildeten, andere sich jedoch nicht entwickelten.
Als nächstes beschloss das Team, mit 3D-Drucktechniken zu experimentieren, um herauszufinden, ob eine Mikroumgebung geschaffen werden kann, die die natürliche Umgebung menschlicher Haarfollikel genauer nachahmt. Die Ermittler berichten über ihren Prozess sowie ihre Ergebnisse in einem Studienpapier, das in erscheint Naturkommunikation.
Christiano und seine Kollegen schufen schließlich Kunststoffformen mit vorspringenden Verlängerungen, die einen halben Millimeter breit waren.
„Frühere Herstellungstechniken waren nicht in der Lage, so dünne Projektionen zu erstellen. Daher wurde diese Arbeit durch Innovationen in der 3D-Drucktechnologie erheblich erleichtert“, erklärt der Erstautor Hasan Erbil Abaci.
Als nächstes gelang es den Forschern, die menschliche Haut um den Schimmel herum wachsen zu lassen. Sie platzierten Haarfollikelzellen, die sie von Freiwilligen gesammelt hatten, darin und fügten Keratin-produzierende Zellen hinzu. Schließlich stimulierten sie das Wachstum, indem sie verschiedene Wachstumsfaktoren hinzufügten.
Dieser Assay war erfolgreich - in nicht mehr als 3 Wochen erzeugten die Zellen menschliche Haarfollikel, die in der Lage waren, Haare wachsen zu lassen.
Die Forscher stellen fest, dass dieser Prozess noch lange nicht perfekt ist. Dennoch hat es das Potenzial, eine nachhaltige Quelle für natürliches Haar für Transplantationen zu etablieren und jedem, der es benötigt, Haar zur Verfügung zu stellen.
„Das würde die Verfügbarkeit der Haarwiederherstellung für alle Patienten erweitern - einschließlich der 30 Millionen Frauen in den USA, die unter Haarausfall leiden, und junger Männer, deren Haarlinien immer noch zurückgehen. Eine Haarwiederherstellungsoperation wäre nicht länger durch die Anzahl der Spenderhaare begrenzt “, sagt Christiano.
Die Forscher weisen darauf hin, dass das Wachsen von menschlichem Haar auf diese Weise im Labor auch in der pharmazeutischen Forschung hilfreich sein könnte, um den Forschern mehr Freiheit zu geben, nach neuen Haarwuchsmitteln zu suchen oder diese zu testen.
"Wir haben gezeigt, dass wir im Grunde genommen eine Haarfarm erstellen können: ein Raster von Haaren, die korrekt strukturiert und so konstruiert sind, dass sie wieder in die Kopfhaut desselben Patienten transplantiert werden können."
Angela Christiano, Ph.D.
Während die meisten Forscher, die an dieser Studie teilnahmen, keine konkurrierenden Interessen erklärten, gaben Angela Christiano und Colin Jahoda an, Gründer von Rapunzel Bioscience zu sein, einem Biotechnologieunternehmen, das in regenerative Therapien für Haar und Haut investiert.
