So Funktioniert Lab-Gewachsene Haut

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Im labor gewachsene haut kann die überlebenschancen von personen verbessern, die eine schwere verbrennung dritten grades aufweisen. Sehen sie, wie im labor gewachsene haut hergestellt wird und wie sie funktioniert.

Feuer ist die ultimative biblische Bestrafung. Gott zerstörte die Städte von Sodom und Gomorra mit einem Schauer von Flammen und Schwefel, und die meisten Bilder der Hölle enthalten Versprechungen derselben. Ungeachtet Ihres Glaubens oder Ihrer Auslegung der Schrift ist es schwer zu leugnen, dass eine ziemlich starke Botschaft gesendet wird. Schließlich ist eine Verbrennungsverletzung eines der höllischsten Dinge, die ein Körper ertragen kann.

Tatsächlich hat der Körper bis vor einigen Jahrzehnten ein solches Trauma normalerweise nicht ertragen. Die meisten Menschen starben an schweren Verbrennungen dritten Grades, bei denen sowohl die obere als auch die untere Hautschicht (die Epidermis und Dermisbzw. zerstört werden. Ärzte könnten die Überlebensrate eines Brandopfers vorhersagen, indem sie das Alter des Betroffenen zu dem Prozentsatz des mit Verbrennungen bedeckten Körpers addieren. Dies bedeutet, dass ein 50-jähriger Mann, der 60 Prozent seines Körpers verbrannt hatte, eine 110-prozentige Chance hatte sterben [Quelle: Smith].

Obwohl die Haut nur wenige Millimeter dick ist, erfüllt sie eine Vielzahl wichtiger Funktionen, die über den bloßen Blick in den Spiegel hinausgehen. Das größte Organ des Körpers hält den Körper mit Feuchtigkeit versorgt, reguliert die Körpertemperatur und schützt vor bakteriellen Infektionen. Ein Verbrennungsopfer hat nicht nur ständige Schmerzen, es besteht auch ein Risiko für Dehydratation, Infektionen, Blutdruckabfall und Schock, da der Körper seine lebenswichtigen Flüssigkeiten verliert.

In den letzten Jahrzehnten wurden viele Fortschritte bei der Behandlung von Verbrennungsopfern gemacht, so dass Ärzte keine schrecklichen Nachrichten mehr über die erstaunlichen Überlebenschancen abgeben müssen. Ein entscheidender Schritt in die 70er Jahre war die Entscheidung, das verbrannte Hautgewebe so schnell wie möglich nach der Verbrennung des Opfers abzutrennen, so dass die tote Haut keine lebensbedrohlichen Bakterien enthalten konnte. Die Exzision ist eine blutige Prozedur, und Ärzte mussten die offenen Wunden abdecken, um eine Infektion zu verhindern. Aber was könnte diesem Zweck dienen?

Entwicklung von Lab-gewachsener Haut: Die Dermis

In den 70er Jahren brauchten die Ärzte, nachdem sie sich für routinemäßige Hautausschläge entschieden hatten, eine Hautbedeckung, die als Hautschicht dienen und einen verbrannten Körper schützen könnte, und sie brauchten mehr Quellen für Hauttransplantate. Das Problem bei der Entwicklung dieser Dinge ist, dass die Haut, obwohl sie dünn ist, ziemlich kompliziert ist. Es enthält sieben verschiedene Arten von Zellen, die in einer komplizierten Struktur angeordnet sind und von Ärzten noch nicht kopiert werden können. Zu dieser Zeit konnten Forscher die meisten Arten von Hautzellen replizieren, aber sie konnten sie nicht dazu bringen, so zusammenzuarbeiten, wie gesunde Haut dies tut.

Die Forscher hatten vor allem mit Zellen zu kämpfen, die als bekannt sind Keratinozyten, die vor dem Ablösen an die Hautoberfläche gelangen. Vor dem Abschwellen geben Keratinozyten chemische Signale ab, die das Hautwachstum aktivieren und sie zu einem wichtigen Bestandteil der Hautregeneration machen. Aber ohne die richtige Hautstruktur wirken Keratinozyten bizarr, und obwohl die Wissenschaftler die genaue Konfiguration der Haut nicht verstanden, mussten sie ein Fundament schaffen, das nahe genug war, damit die Keratinozyten blühen konnten. Sie brauchten auch die Struktur, um sich ohne Hautzellen zu bilden, die mit dem Immunsystem oder Blutgefäßen zusammenhängen, da diese Zellen ein Verbrennungsopfer eine Hauttransplantation zurückweisen.

Die Forscher James F. Burke und Ioannas Yannas haben die künstlichen Mittel gefunden, die als Hautbedeckung dienen und Keratinozyten fördern können. Sie wussten, dass die Basis der Haut aus Kollagen produzierenden Zellen besteht FibroblastenSo schufen sie eine Schicht "Haut", indem sie Kollagen von Kühen und Haien in Kombination mit dem Zuckermolekül Glycosaminoglycan verwendeten.

Die Komponenten in Burkes und Yannas 'Schöpfung waren so angeordnet, dass sie als Gerüst für neue, wachsende Hautzellen dienten. Fibroblasten wanderten aus nahe gelegenen gesunden Zellen und aus transplantierten Hauttransplantaten zu neuen Hautschichten. Sobald sich die neue Dermis gebildet hatte, lösten die Fibroblasten das temporäre Modell auf, und die neuen Zellen übernahmen. Da sich die menschliche Dermis nicht von alleine regenerieren kann, war dies eine besonders bemerkenswerte Leistung. Leider hat sich die Weiterentwicklung und Zulassung durch die US-amerikanische Food and Drug Administration jahrelang verzögert, weshalb die Technologie noch immer nicht weit verbreitet ist [Quelle: Smith]. Das Produkt ist jetzt als Integra bekannt.

Die künstliche Hautmembran, die einer Plastikhülle ähnelte, schützte sowohl den Patienten als auch das Wachstum der Hautzellen des Patienten. Die Brandopfer waren jedoch nur zur Hälfte auf der neuen Haut; Sie brauchten immer noch eine Epidermis.

Im Labor gewachsene Haut zur Rettung!

Während im Labor gewachsene Haut häufig im Zusammenhang mit Verbrennungsopfern diskutiert wird, gibt es mehrere Anwendungen. Menschen mit nicht verheilten Wunden oder Geschwüren könnten von dem Produkt profitieren, ebenso wie Tiere, die in Labortests eingesetzt wurden. L'Oreal besitzt ein Patent für im Labor gewachsene Haut, die aus Zellen stammt, die während einer plastischen Operation weggeworfen wurden und zu einer Hautsubstanz geformt werden können [Quelle: Carvajal]. Die Substanz kann dann anstelle von Tieren zum Testen von Reaktionen auf Kosmetika verwendet werden. Die im Labor gewachsene Haut kann auch auf Roboter angewendet werden, wodurch sie freundliche Begleiter werden.

Wachsende Haut in einem Labor: Die Epidermis

Ein Mann hält ein Stück künstliche Haut von Integra. Auf diesem Stück würden Transplantate platziert.

Ein Mann hält ein Stück künstliche Haut von Integra. Auf diesem Stück würden Transplantate platziert.

Die von Burke und Yannas entwickelte künstliche Hautmembran erleichtert das Anbringen von Hauttransplantaten an einem Brandopfer, aber es bestand immer noch die Herausforderung, die neue Haut zu bekommen.Ärzte könnten die Haut von einem anderen Körperteil des Patienten abschneiden, dehnen und eine Transplantation durchführen, aber dieses schmerzhafte Verfahren war keine Option für Patienten, die nicht genug Haut zur Verfügung hatten. Die Ärzte versuchten auch, Haut von Kadavern, Spendern aus der Familie des Opfers und sogar von anderen Arten zu verwenden, aber das Immunsystem des Patienten lehnte diese Transplantate normalerweise ab. Sie konnten Brandopfern nicht einfach auch eine Zunahme von Immunsuppressiva verabreichen, da sie bereits so anfällig für Infektionen sind.

Den Forschern gelang es, neue Haut aus den eigenen Hautzellen des Patienten zu ziehen. Wenn beispielsweise die Füße eines Patienten unverbrannt sind, können einige Hautzellen in diesem Bereich biopsiert und in ein Labor geschickt werden, wo sie dank Nährstofffütterung und mehreren Abteilungen wachsen. Der Vorgang dauert einige Wochen, aber schließlich teilen sich die Zellen, bis sie eine Hautfolie erstellt haben, die 100 Mal so groß ist wie die ursprüngliche Probe [Quelle: Singer]. Während Hautzellen, die sich weiter teilen, krebsartig sind, haben sich die Hautschichten nach dem Einpflanzen bisher wieder normalisiert. Manchmal wird die im Labor gezüchtete Haut mit einem antibakteriellen Protein behandelt, um das Infektionsrisiko zu verringern und die Erfolgschancen der Transplantation zu erhöhen.

Eine andere Quelle für neue Haut kommt von einer Quelle, die normalerweise für den Abfallbehälter bestimmt ist: die Vorhaut eines beschnittenen Kindes. Eine Vorhaut von der Größe einer Briefmarke kann im Labor etwa 4 Hektar Hautgewebe produzieren [Quelle: Strange]. Man glaubt, dass künstliche Haut, die aus Vorhaut gewonnen wird, erfolgreich ist, wenn Spenderhaut nicht der Fall ist, weil die Zellen der Neugeborenen das Immunsystem des Wirts nicht wecken; Andernfalls würden die Körper von Müttern Föten ablehnen [Quelle: Skloot]. Manchmal werden auch Vorhaut verwendet, um den strukturellen Rahmen für die Dermis zu schaffen.

Das verringerte Infektionsrisiko ist entscheidend für den Erfolg von im Labor gewachsener Haut. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Prozess zu minimalen Narben führt. Patienten gewinnen die meisten Empfindungen von Nervenenden wieder, und wenn das Verbrennungsopfer ein Kind ist, wächst die neue Haut mit dem Patienten, wenn er oder sie altert. Dennoch ist der Prozess noch nicht weit verbreitet und hat einige Schwierigkeiten zu überwinden: Zum einen teilen sich die Hautzellen im Labor ziemlich langsam. Die Hautschichten, die das Labor verlassen, müssen fast sofort verwendet werden, aber sie sind so zerbrechlich, dass sie schwer zu transportieren sind. Die im Labor gewachsene Haut ist auch teuer. Ein Artikel aus dem Jahr 2001 behauptete, ein 20 x 25 cm großes Hautblatt kostete 2.000 Dollar [Quelle: Smith].

Glücklicherweise arbeiten viele Menschen und Unternehmen daran, diese Probleme zu lösen. So hat die Fraunhofer-Gesellschaft zum Beispiel angekündigt, Haut aus den Stammzellen im menschlichen Haar zu züchten und einen automatisierten Fertigungsprozess für die Herstellung zu schaffen [Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft].


Videoergänzungsan: What are mini brains? - Madeline Lancaster.




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