Lebendige Haut Forscher entwickeln Roboterhaut aus menschlichen Zellen

Von Maria Beyer-Fistrich

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Synthetische Haut gibt es bereits in verschiedensten Ausführungen. Japanischen Forschern ist es jetzt aber erstmals gelungen, eine Haut für Roboter aus menschlichen Zellen zu erschaffen, die einige Eigenschaften echter Haut mitbringt.

Der Roboterfinger mit künstlicher Haut in einer Nährlösung.
Der Roboterfinger mit künstlicher Haut in einer Nährlösung.
(Bild: ©Shoji Takeuchi )

Forschern der Universität Tokyo ist es gelungen, ein aus menschlichen Zellen bestehendes Haut-ähnliches, lebendiges Material zu züchten. Das Ergebnis, das von den Forschern an einem Roboterfinger demonstriert wurde, passt sich selbst an die darunter liegende Struktur an, ist flexibel sowie weich und weist sogar einige selbstheilende Eigenschaften auf.

Ein Finger aus dem 3D-Drucker mit drei Gelenken diente als Gerüst für das Wachstum der „Haut“, das sich über mehrere Schritte und mehr als zwei Wochen erstreckte. Zunächst wurde die Unterschicht, das Äquivalent zur Dermis, in einer vertikalen Form hergestellt, indem eine Kollagenlösung über den Fingermechanismus gegossen wurde.

So gingen die Forscher vor

Nach drei Tagen in einer warmen Umgebung bildeten Kollagen und Fibroblasten, zwei der Hauptbestandteile des menschlichen Hautbindegewebes, eine Hybridstruktur, in der sich Fibroblasten durch die vernetzende Kollagenmatrixschicht ausbreiten. Während des Vorgangs schrumpfte die Haut fest auf die Oberfläche des bedruckten Fingers.

Im nächsten Schritt wurde eine Lösung, die menschliche epidermale Keratinozyten enthielt, erst auf die Rückseite des Fingers und einen Tag später auf die Vorderseite des Fingers gegossen. Keratinozyten sind ein Hauptbestandteil der äußeren Schicht der menschlichen Haut (Epidermis).

Während der nachfolgenden zweiwöchigen Inkubation vermehrten sich die Keratinozyten durch die anderen Materialien hindurch. Das Hautäquivalent baute sich selbst auf, wurde mit der Zeit stärker und entwickelte eine wasserabweisende Außenfläche. Sogar zu einigen selbstheilenden Fähigkeiten ist die Haut in der Lage. Dir Forscher ließen sich dafür von den Behandlungen inspirieren, die normalerweise bei schweren Verbrennungen angewendet werden.

Wundheilungskräfte wie bei natürlich gewachsener Haut

Sie legten etwa eine einfache Kollagenschicht über eine Wunde in der künstlichen Haut, in der in den darauffolgenden Wochen neue Fibroblasten einwanderten, bis schließlich die Wunde nicht mehr zu erkennen war.

„Wir sind überrascht, wie gut sich das Hautgewebe an die Oberfläche des Roboters anpasst", erklärt Takeuchi Shoji, Professor für Biohyvrid Systems. „Aber diese Arbeit ist nur der erste Schritt auf dem Weg zur Entwicklung von Robotern mit lebendiger Haut."

Die so entwickelte Haut ist noch schwächer als natürliche Haut und kann ohne ständige Nährstoffzufuhr und Abfallbeseitigung nicht lange überleben. Als Nächstes planen Takeuchi und sein Team, diese Probleme anzugehen und anspruchsvollere funktionelle Strukturen in die Haut einzubauen, wie sensorische Neuronen, Haarfollikel, Nägel und Schweißdrüsen. Die komplette Studie erschien im Magazin Matter.

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