Die Haut ist das größte Organ der Menschen und erfüllt zahlreiche wichtige Funktionen für den gesamten Organismus. Doch sie wird auch täglich angegriffen – durch Sonnenstrahlen oder Feuchtigkeit sowie durch Allergene in Kleidungsstücken oder Cremes. Um Allergene beispielsweise in neuen Kosmetika von vornherein auszuschließen, werden diese in Zellkulturen an Hautmodellen getestet. Die Hochschule Mannheim und die BRAIN AG entwickeln deswegen gemeinsam ein neues dreidimensionales Hautmodell zum besseren Verständnis der Physiologie der Haut und mit dem Ziel der Erschließung neuer Einsatzmöglichkeiten in der Gesundheits- und Kosmetikbranche.

Industrie und Forschung entwickeln neue Hautmodelle

Das Forschungsprojekt „Multimodale Analytik und Intelligente Sensorik für die Gesundheitsindustrie (M²Aind)" ist ein öffentlich-privates Partnerschaftsprojekt und wird  vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für mindestens vier Jahre mit 6 Mio. Euro gefördert. Bei positiver Zwischenbilanz kann die Förderung sogar um weitere vier Jahre verlängert werden. Der Startschuss für das Projekt fiel im Januar 2017. Derzeit sind 37 Partner aus Industrie und Forschung an dem Projekt beteiligt. Die Projektpartner konnten bereits einen Übersichtsartikel im Fachmagazin „Journal of Cellular Biotechnology“ publizieren. Darin sind die Zusammensetzung und die grundlegenden Merkmale und Funktionen der menschlichen Haut beschrieben. Auch werden Aufbau und Voraussetzungen sowie Vor- und Nachteile der derzeitigen In-vitro-3D-Hautmodelle besprochen und in einer umfassenden Übersichtstabelle miteinander verglichen.

3D-Hautmodelle stellen Realität besser dar

Der heutige Stand der Forschung und Entwicklung für neue Anwendungen in der Hautforschung basiert teilweise noch immer auf 2D-Zellkulturen. Der multizellulare Aufbau der 3D-Modelle erleichtert die Interaktion der Zellen allerdings sowohl miteinander, als auch mit der extrazellulären Matrix. Somit können die 3D-Modelle die In-vivo-Umgebung der menschlichen Haut viel genauer darstellen. Mit den neuesten Technologien werden die Zellen in kugelförmigen Gefügen von Mikrogewebe angeordnet, was einen höheren Standardisierungsgrad und verbesserte Automatisierungsmöglichkeiten für industrielle Anwendungsgebiete bedeutet.

Visualisierung in Echtzeit

Allerdings ist die industrielle Nutzung der 3D-Sphäroide noch sehr begrenzt, da die Methoden zur Analyse der schnell ablaufenden biologischen Prozesse in der Zelle noch nicht ausgereift sind. Im Rahmen des Projektes „M²Aind" sollen diese Beschränkungen überwunden werden. Das Ziel: Die in unterschiedlichen Hautschichten der 3D-Sphäroide stattfindenden molekularen Prozesse sollen in Echtzeit und hoher Auflösung visualisiert werden. In Zukunft sollen so auch neuartige Technologien zur Verwendung und Nutzung menschlicher Stammzellen in der personalisierten Diagnostik, zur Entwicklung von Therapien sowie für die regenerative Medizin entwickelt werden.

jmr