Wetenschappers werken aan een 'huidspuit' om ernstige wonden en brandwonden te behandelen.

Je zou het 'huid in een spuit' kunnen noemen: het is een gel met levende cellen, die 3D-geprint kan worden en de ontwikkelaars hopen dat het in de toekomst een nieuwe manier kan worden om brandwonden en ernstige wonden te behandelen .

Het potentieel van de technologie werd aangetoond in een onderzoek dat werd uitgevoerd op muizen door wetenschappers die aan het project werkten, experts van het Centrum voor Rampengeneeskunde en Traumatologie en de Universiteit van Linköping in Zweden.

De huid beschermt het lichaam tegen de buitenwereld. En het lichaam helpen zijn barrière te herstellen na een ernstige brandwond kan een kwestie van leven of dood zijn, zo stellen experts in een studie gepubliceerd in "Advanced Healthcare Materials".

Uitgebreide brandwonden worden vaak behandeld door een dunne laag van de bovenste huidlaag, de opperhuid, te transplanteren. Deze laag bestaat in wezen uit één celtype. Het transplanteren van alleen dit deel van de huid veroorzaakt echter ernstige littekens. Onder de opperhuid bevindt zich een dikkere, meer ontwikkelde huidlaag, de lederhuid. Deze bevat bloedvaten, zenuwen, haarzakjes en andere structuren die nodig zijn voor de functie en elasticiteit van de huid.

Het transplanteren van zelfs de lederhuid is echter zelden een optie, omdat de ingreep een wond zou achterlaten die net zo groot is als de wond zelf op de oogstplek, en die moet genezen. De truc is om nieuwe huid te creëren die geen littekenweefsel wordt, maar een functionerende lederhuid.

"De lederhuid is zo complex dat we hem niet in het laboratorium kunnen kweken", legt Johan Junker uit, onderzoeker aan het Zweedse Universitair Centrum en hoogleraar plastische chirurgie, die de studie leidde. "We weten niet eens wat alle componenten ervan zijn. Daarom denken wij, en vele anderen, dat het mogelijk is om de 'bouwstenen' te transplanteren en het lichaam de lederhuid zelf te laten aanmaken."

Het meest voorkomende celtype in de lederhuid, de bindweefselcel of fibroblast, is gemakkelijk te verzamelen en te kweken in het laboratorium. Het heeft ook het voordeel dat het zich naar behoefte kan ontwikkelen tot meer gespecialiseerde celtypen. Onderzoekers hebben daarom een scaffold gecreëerd door de cellen te laten groeien op minuscule poreuze gelatinebolletjes , een substantie die vergelijkbaar is met collageen in de huid. Een vloeistof met deze bolletjes die direct op een wond wordt gegoten, blijft echter niet zitten waar het hoort.

De onderzoekers losten het probleem op door de gelatinebolletjes te mengen met een gel van een andere lichaamseigen stof, hyaluronzuur. Wanneer de bolletjes en de gel gemengd worden, hechten ze zich aan elkaar via een proces dat bekendstaat als 'klikchemie'.

Volgens de wetenschappers is het resultaat een gel die je kunt omschrijven als 'huid in een spuit'.

"De gel heeft een bijzondere eigenschap", legt Daniel Aili uit, hoogleraar moleculaire fysica aan de Universiteit van Linköping, die samen met Junker het onderzoek leidde. "Hij wordt vloeibaar onder lichte druk. Je kunt hem bijvoorbeeld met een injectiespuit op een wond aanbrengen , en zodra hij is aangebracht, keert hij terug naar een gelatineachtige toestand. Dit maakt het ook mogelijk om de gel met cellen erin te 3D-printen."

In de huidige studie hebben de onderzoekers kleine schijfjes 3D-geprint die onder de huid van muizen werden geplaatst . Om de technologie bij mensen te gebruiken, is het de bedoeling om de eigen cellen van de patiënt uit een kleine huidbiopsie te laten groeien, deze vervolgens 3D-geprint tot een transplantaat en op de wond aan te brengen.

"We zien dat de cellen overleven , en het is duidelijk dat ze verschillende stoffen produceren die nodig zijn om nieuwe dermis te creëren", meldt Junker. "Bovendien vormen zich bloedvaten in de transplantaten, wat belangrijk is voor de overleving van het weefsel in het lichaam. We vinden dit materiaal zeer veelbelovend."

Bloedvaten zijn van cruciaal belang voor diverse toepassingen in weefselachtige technische materialen.

Wetenschappers kunnen cellen kweken in driedimensionale materialen die gebruikt kunnen worden om organoïden te bouwen, miniatuurversies van organen. Deze weefselmodellen hebben echter een knelpunt: ze missen bloedvaten om zuurstof en voedingsstoffen naar de cellen te transporteren.

Onderzoekers van de Zweedse universiteit zijn mogelijk een stap dichter bij de oplossing van het probleem gekomen. In een ander artikel, eveneens gepubliceerd in "Advanced Healthcare Materials", beschrijven ze een methode om draden te maken van materialen die voor 98% uit water bestaan, zogenaamde hydrogels.

"De hydrogeldraden worden vrij elastisch, dus we kunnen ze vastbinden. We hebben ook aangetoond dat ze kunnen worden omgevormd tot minibuisjes, waar we vloeistoffen doorheen kunnen pompen of bloedvatcellen kunnen kweken", zegt Aili. Experts noemen ze minibuisjes, of perfusibele kanalen, en geloven dat ze nieuwe mogelijkheden kunnen bieden voor de ontwikkeling van bloedvaten, zoals organoïden.