Innerhalb von drei Jahren Projektlaufzeit wurde ein Konzept entwickelt, um die gesamte Prozesskette zur Herstellung zweischichtiger Hautmodelle (Epidermis, Dermis) vollautomatisiert abzubilden, und dann beispielhaft durchgeführt. Wichtig ist, dass die gesamte maschinelle Herstellung in einzelne Module unterteilt ist. Somit können diese Module entsprechend den Anforderungen zur Herstellung unterschiedlicher Gewebe ausgetauscht oder an die Ansprüche anderer Gewebe angepasst werden.
Modularer Aufbau für vollautomatisierte Herstellung von Hautmodellen
Um die gesamte, mehrstufige und automatisch ablaufende Prozesskette zur Herstellung zweischichtiger Hautmodelle vollautomatisiert abbilden zu können, werden zunächst die Hautbiopsien sterilisiert, die dann mit einem Greiferarm in die Anlage transportiert werden. In der modular aufgebauten Anlage laufen die einzelnen Schritte wie folgt ab: Der Automat schneidet die Biopsie klein, danach werden mithilfe von Enzymen die dermalen Zellen von den epidermalen Zellen separiert (Modul B).
Diese zwei unterschiedlichen Zelltypen werden dann getrennt auf Zellkulturoberflächen ausgesät und vermehrt (Modul C). Wenn eine ausreichend hohe Zellzahl erreicht ist, werden im anschließenden Arbeitsschritt die beiden Zelltypen zu einem zweischichtigen Modell zusammengefügt. Hierbei wird den Zellen, die die flexible untere Schicht – die Dermis – bilden sollen, Kollagen beigemischt (Modul D). Dieses verleiht dem Gewebe die natürliche Elastizität. In einem körperwarmen und feuchten Inkubator verbinden sich die Zellfraktionen in weniger als drei Wochen zu einem fertigen Hautmodell von etwa einem Zentimeter Durchmesser.
Validierung mit humanen Epidermismodellen
Innerhalb nur weniger weiterer Monate konnte das Projektkonsortium den Prozess zur Herstellung eines humanen Epidermismodells in der Hautfabrik etablieren. Hierzu werden dermale Zellen (Keratinozyten) isoliert, vermehrt und dann in eigens dafür entwickelten und patentierten Kulturgefäßen zum Aufbau einer korrekt strukturierten Epidermis verwendet. So können reproduzierbare und in großer Stückzahl hochqualitative Epidermismodelle hergestellt werden, die sich morphologisch nicht von manuell hergestellten unterscheiden lassen.