Chinesische Forscher stellen 3D-gedruckte Biotinte PAINT für die Wundheilung her
Im medizinischen Bereich und der Wundheilung lassen sich mittlerweile immer mehr Anwendungen mit 3D-Druck finden. An der Nanjing University and its Medical School entwickelten nun chinesische Wissenschaftler in der Zusammenarbeit mit Kollegen des Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Biotics und des A*STAR in Singapur (Singapore’s Agency for Science, Technology and Research ) die Biotinte PAINT für bessere und schnellere Wundheilung. Anreiz für die Forschung war laut Angaben der Wissenschaftler, dass „die Behandlung von Hautwunden, bei denen komplexe biologische Prozesse ablaufen, […] weltweit zu einem wichtigen Anliegen der öffentlichen Gesundheit geworden [ist]“.
Flüssigkeiten, die nach einer Verletzungen auf Wunden aufgetragen werden, sind in der Wundbehandlung bereits gang und gebe. Der Ansatz der Wissenschaftler ist allerdings hinsichtlich der Anwendung und der Wirkungsweise neu. Die Biotinte PAINT wird so mittels 3D-Druckstift aufgetragen und regt die Bildung von Blutgefäßen an, was die Wundheilung beschleunigt. Die Wissenschaftler publizierten am 19. Mai 2023 einen Artikel im Wissenschaftsmagazin ACS, in dem sie von ihren vielversprechenden Ergebnissen an Mäusen berichten. Bei den Versuchstieren, die nach einer Verletzung mit der Biotinte PAINT behandelt wurden, zeigte sich eine vollständige Wundheilung bereits nach 12 Tagen, wohingegen die Mäuse ohne Wundbehandlung mit PAINT eine längere Genesung aufwiesen.
Die Wundheilung war bei Mäusen durch die Biotinte PAINT nach 12 Tagen abgeschlossen (Bild: Li et al).
Obwohl die körperlichen Mechanismen in der Wundheilung ausgesprochen gute Arbeit leisten, dauert der komplexe Heilprozess einer Wunde üblicherweise doch sehr lange. In der Regel durchläuft die Heilung drei Phasen: In der ersten Phase, der Exsudationsphase, werden Bakterien ausgeschwemmt und die Blutgerinnung setzt ein. Der Körper leitet keimabwehrende Entzündungszellen zur Wunde, die sich noch im Akutzustand befindet. Die Granultationsphase setzt erst nach 24 Stunden ein. In dieser zweiten Phase bildet der Körper neues Gewebe und füllt die Wunde damit auf. Die dritte Phase, die Epithelisierungsphase nimmt mehrere Wochen in Anspruch, allerdings immer abhängig vom Verletzungsgrad. Der Körper baut das provisorische Gewebe der zweiten Phase zum endgültigen neuen Gewebe aus. Mediziner konnten bisher kaum in die Regenerationsdauer eingreifen. Desinfektion, Wundverbände und Antibiotika begünstigen zwar die Heilung, beschleunigen diese aber nicht. Genau hier setzt die Forschung der chinesischen Wissenschaftler zur Biotinte PAINT an.
Einsatz der Biotinte PAINT für komplexe Wunden
PAINT steht für Portable Bioactive Ink for Tissue Healing und soll die Wundheilung aktiv fördern und verkürzen. Im Groben besteht die Tinte aus einer Hydrogelbasis mit EVs. EVs sind ausgeschiedene extrazelluläre Vesikel der weißen Blutkörperchen. Weiße Blutkörperchen und deren Vesikel regen im Körper die Neubildung von Blutgefäßen an und mindern Entzündungen. Sie wirken also dort, wo sie sind, wundheilend. Für die Biotinte PAINT verwendeten die Wissenschaftler allerdings nur die EVs von bestimmten Blutkörperchen, nämlich die M2-Makrophagen und fügten Natriumalginat-Vorstufen hinzu. Diese beiden Bestandteile werden in der Spitze des 3D-Druckstiftes beim Anwenden zusammengemischt. Die Komponenten bilden dann innerhalb von 3 Minuten ein Gel an der Wundstelle. Das Gel und dessen Bestandteile regen die körpereigenen Heilungszellen dazu an, schneller an die Verletzungsstelle zu gelangen und sich dort zu vermehren. Die enthaltenen EVs fördern die Blutgefäßbildung und reduzieren Entzündungs-Auslöser an den Epithelzellen, welche direkt in die dritte Heilungsphase wechseln. Dadurch werden Entzündungen verringert und der Heilungsprozess wird wesentlich beschleunigt.
Der 3D-Druckstift, den man normalerweise durch die Anwendung mit flüssigem Plastik oder auch Lebensmitteln kennt, bietet erhebliche Vorteile in der Behandlung von komplexen Wunden: „Durch die Integration mit einem 3D-Druckstift ermöglicht die Plattform die Anwendung von EV-Gel an Wundstellen beliebiger Form und Größe mit geometrischen Übereinstimmungen zur Gewebereparatur,“ so die Wissenschaftler.
Das Auftragen der Biotinte gelingt mit einem 3D-Druckstift (Bild/Video: Li et al).
Bei Mäusen, die mit der Biotinte behandelt wurden, entstanden schneller Kollagenfasern, was dazu führte, dass die Wundheilung nach 12 Tagen abgeschlossen war. Beim Menschen sollen nun ähnlich positive Ergebnisse erzielt werden. Und wer weiß, vielleicht kann man in einiger Zeit in jeder Apotheke einen 3D-Druckstift mit Biotinte zur Wundheilung kaufen. Weitere Infos finden Sie HIER.
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*Titelbildnachweis: Pixabay
