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2016|17 Jahresbericht Fraunhofer IGB - Hautmodelle unterschiedlicher Komplexität für Forschung, Entwicklung und präklinische Studien

GESUNDHEIT einfaches Modell erweiterte Modelle mit zunehmender Komplexität Irritation / Korrosion Phototoxizität l l e d o m s i m r e d i p E l l e d o m t u a h l l o V pigmentiert Plattenepithelkarzinommodell Sonnenschutz Melanogenese mit Subkutis frühes Stadium spätes Stadium frühes Stadium spätes Stadium Keratinozyten Fibrolasten ibroblasts Melanozyten melanocytes Adipozyten SCC Zellinie adipocytes 1 HAUTMODELLE UNTERSCHIEDLICHER KOMPLEXITÄT FÜR FORSCHUNG, ENTWICKLUNG UND PRÄKLINISCHE STUDIEN Sibylle T hude, K ir s tin L inke, Petra K lug er 3D-Gewebemodelle für Substanztests Die Abteilung Zell- und Tissue Engineering ist auf die Entwick- lung menschlicher dreidimensionaler Gewebe spezialisiert. Die 3D-Anordnung beeinl usst wesentliche Zellparameter wie Stoffwechselaktivität, Lebensfähigkeit, Teilung, Morphologie und Differenzierungsstatus und damit die Funktion des Gewebes als Testmodell. Nach vielen Jahren der Entwicklung hat das Fraunhofer IGB mehrere dreidimensionale menschliche Hautäquivalente etabliert, die sich in der Art und Anzahl integrierter Zelltypen und damit in ihrer Komplexität unter- scheiden. Hierdurch können wir unterschiedliche Substanzen an gesunden oder krankhaften Gewebemodellen untersu- chen und damit helfen, neue therapeutische Strategien zu entwickeln. Epidermis- und Vollhaut-Modelle als Basis Das einfache, gut stratii zierte Epidermismodell und das Vollhautmodell mit eingebetteten Fibroblasten sind etablierte In-vitro-Hautmodelle, mit deren Hilfe biologische Reaktionen auf Substanzen und deren Formulierungen evaluiert werden können. Eine Vielzahl von Untersuchungen zur Sicherheits- und Risikobewertung, die Betrachtung von Zell-Zell- und Zell- Matrix-Interaktionen oder des Differenzierungsverhaltens kön- nen durchgeführt werden. Mit akkreditierten Testverfahren zur Quantii zierung eines zytotoxischen oder phototoxischen Effekts von topisch oder systemisch applizierten Substanzen unterstützen wir Kunden bei der Entwicklung von Kosmetika, Medizin- und dermopharmazeutischen Produkten [1, 2]. Pigmentierte In-vitro-Hautmodelle zur Untersuchung lichtassoziierter Hautschädigung Viele wichtige Stoffwechselvorgänge werden nur durch Son- nenlicht ermöglicht. Langes Sonnenbaden und ausgedehnte Outdoor-Aktivitäten können jedoch wegen der hohen Strahlen- dosis Hautreizungen und -entzündungen oder sogar Hautkrebs verursachen. Daher konzentriert sich die Kosmetikindustrie nicht nur auf die Verbesserung von Sonnenschutzmitteln, son- dern auch auf die Entwicklung von melanogenen Substanzen. Diese stimulieren die Melaninproduktion in der Haut, wodurch der endogene Sonnenschutz erhöht wird. Zusätzlich werden antioxidative Substanzen als Radikalfänger eingesetzt, um lichtinduzierte Hautschäden und sogar Hautkrebs zu verhin- dern. Melanozyten sind in Haarfollikeln und in der Basalschicht der Epidermis zu i nden und übernehmen in unserer Haut eine wichtige Schutzfunktion. Bei Sonneneinwirkung bilden sie ein wichtiges, UV-absorbierendes Pigment, das Melanin. Dieses wird auf umliegende Keratinozyten verteilt, wodurch die DNA vor UV-Licht-assoziierten Schäden geschützt wird. Die Integration von Melanozyten in unsere Hautmodelle (Epidermis- oder Vollhautmodell) ermöglicht die Untersu- chung von lichtassoziierten Hautschäden. So können wir Sonnenschutzmittel und Formulierungen mit melanogenem oder antioxidativem Potenzial auf ihre Wirkung analysie- ren. Bräunungs- und Aufhellungseffekte lassen sich nach dei nierter UV-Bestrahlung (UV-A / UV-B oder Kombination) quantii zieren. Veränderungen im Kollagen oder in elastischen Fasern können überwacht werden, um Hautalterungseffekte zu untersuchen [3]. 5 2

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