Suspended Layer Additive Manufacturing (SLAM). Illustration: University of Birmingham.

Forskare från universiteten i Birmingham och Huddersfield i Storbritannien har utvecklat och framgångsrikt testat en ny 3D-bioprintingteknik som kan användas för att behandla kroniska sår.

Suspended Layer Additive Manufacturing (SLAM) är namnet på den nya teknologin som möjliggör utskrift av ett nytt biomaterial som exakt simulerar strukturen på huden på däggdjur.

Enligt forskarna är biomaterialet faktiskt det första i sitt slag som simulerar alla tre huvudskikten som finns i huden – hypodermis, dermis och epidermis – vilket gör det till en unik hudekvivalent med tre lager. Tidiga experiment tyder på att den 3D-bioprintade huden kan placeras på platsen för ett sår för att inducera läkning och minska ärrvävnad i processen.

Även om vår hud är ganska bra på att läka skärsår på ytnivå, är djupare kroniska sår ofta en större utmaning att reparera. Detta beror på att vår hud faktiskt består av tre olika lager, och det översta lagret tenderar att läka snabbare än de nedre lagren, vilket gör att djupare sår ibland kollapsar av sig själva. Resultatet är ärrvävnad och en minskning av normal hudfunktion.

De tre hudlagren hypodermis, dermis och epidermis. Illustration: University of Birmingham.

Lager med olika egenskaper

Medicinska forskare har under en tid försökt utveckla exakta hudersättningar, men det brittiska teamet bekräftar att ingen av dessa hudmodeller har kunnat simulera både de kemiska och mekaniska egenskaperna hos den äkta varan. Problemet? Att imitera treskiktsstrukturen har visat sig svårt, eftersom varje lager har mycket olika egenskaper.

– Man har faktiskt tre olika celltyper. De växer alla i olika hastigheter, förklarar Alan Smith, medförfattare till studien.

– Om man försöker ta fram treskiktsstrukturer kan det vara väldigt svårt att uppfylla kraven för varje enskilt lager.

Testade med grisskinn

För att bättre efterlikna hudens naturliga struktur använde forskarna SLAM. Bioprinting-tekniken går ut på att suspendera skikt av biomaterial i en gel, där de kan arrangeras och staplas i remsor samtidigt som formationen bibehålls. I den här studien deponerade forskarna hypodermiska, dermis- och epidermala celler i stödgelen innan de tvättade bort gelén, och lämnade alltså bara den skiktade hudmotsvarigheten.

För att testa det printade hudplåstret skar teamet sedan ett hål i en liten bit grisskinn och fyllde hålet med den printade hudmotsvarigheten. Hela modellen odlades under en period av två veckor, och forskarna observerade faktiska tecken på reparation i såret.

– Vi använde en färg som gjorde att vi kunde kvantifiera integrationen vi fick mellan originalmaterial och vävnad. Vi kunde visa en viss integration även efter en kort period, säger Liam Grover, medförfattare till studien.

Den bioprintade hudersättningen till vänster. Illustration: University of Birmingham.

Målet: Att läka mänsklig hud

Även om teamet inte helt kunde bedöma effektiviteten av den 3D-printade hudersättningen på grund av att läkningsprocessen tog längre tid än modellen skulle tillåta, är de första resultaten verkligen mycket lovande. De brittiska forskarna avser nu att genomföra en längre studie med mer robusta modeller för kroniska sår, med det slutliga målet att 3D-printa trelagers hudersättningar som kan läka verklig mänsklig hud.

Du kan läsa hela studien här (på engelska).

Text: Roger Stormo.

Översättning: Anja Degerholm.