In dieser Studie entwickelte das Forschungsteam der Augenklinik gemeinsam mit der Biofabrikation eine Methode, mit der gleichzeitig viele dreidimensionale Bindehautmodelle mit ähnlicher Größe hergestellt werden können.

Aus menschlicher Bindehaut isolierte Fibroblasten bilden zunächst den inneren Kern der Gewebekügelchen. Anschließend werden Bindehaut-Epithelzellen hinzugefügt, die den Kern als äußere Zellschicht umgeben. Gemeinsam entsteht so eine zweischichtige Struktur, die wichtige Merkmale der natürlichen Bindehaut nachbildet. Die meisten Zellen bleiben dabei lebensfähig.

Das reproduzierbare und skalierbare dreidimensionale In-vitro-Modell der Bindehaut in Form von Sphäroiden stellt somit ein humanrelevantes, gerüstfreies Testsystem dar. Die Modelle könnten Untersuchungen von Entzündungsprozessen und der Sicherheit neuer Behandlungen mit menschlichen Zellen unterstützen. Durch ihre standardisierte Herstellung lassen sich Experimente besser miteinander vergleichen, und möglicherweise kann dadurch der Einsatz von Tieren in der frühen Forschung reduziert werden.

Publikation: Zhi Liang, Muhammad Aslam, Wahaj Ul Haq, Martina Wiesler, Su Naz Mutlu, Philipp Stahlhut, Raoul Verma-Fuehring, Ingrid Zahn, Friedrich P. Paulsen, Jürgen Groll, Jost Hillenkamp, Taufiq Ahmad & Malik Salman Haider. A high-throughput 3D conjunctival spheroid model for standardized in vitro testing. Sci Rep 16, 23101 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-63887-0

Um dieses Problem zu lösen, entwickelten Forschende der Augenklinik des UKW winzige Trägersysteme, so genannte Mizellen. Diese bestehen aus speziellen Polymeren auf Basis von Poly(2-oxazolin) (POx) und können erhebliche Mengen Dexamethason aufnehmen. In den Untersuchungen konnten bis zu 33 Prozent des Gesamtgewichts der wässrigen Formulierung aus Dexamethason bestehen. 

In einem im Labor hergestellten Modell aus menschlichen Bindehautzellen transportierte die Formulierung den Wirkstoff etwa zwölfmal effektiver durch die Zellschicht als ein kommerziell erhältliches Vergleichsprodukt. Dabei gab es keine Hinweise darauf, dass die Schutzfunktion der Zellbarriere oder die Lebensfähigkeit der Zellen beeinträchtigt wurde.

Die Ergebnisse zeigen, dass diese speziellen Polymer-Mizellen eine vielversprechende Möglichkeit sein könnten, um schlecht wasserlösliche Wirkstoffe wie Dexamethason besser durch die oberste Zellschicht des Auges zu transportieren. Bevor eine solche Anwendung beim Menschen möglich wäre, wären jedoch weitere Untersuchungen zur Sicherheit und Wirksamkeit erforderlich.

Publikation: Raoul Verma-Fuehring, Martina Wiesler, Upeka Obeysekara, Vanessa J Flegler, Bettina Böttcher, Daniel Kampik, Jost Hillenkamp, Malik Salman Haider; High-Capacity Dexamethasone-Loaded Poly(2-Oxazoline) Micelles for Ocular Surface Applications. Biomacromolecules 2026; https://doi.org/10.1021/acs.biomac.6c01227

Darüber hinaus werden fortschrittliche dreidimensionale In-vitro-Systeme benötigt, um die Biologie der Bindehaut zu untersuchen, Therapien zu bewerten und die Prinzipien der 3R zu unterstützen. 

Die Augenklinik des UKW entwickelte gemeinsam mit der Biofabrikation ein hierarchisch strukturiertes, mittels Melt Electrowriting (MEW) hergestelltes Polymergerüst. Das Gerüst besteht aus präzise angeordneten mikroskopisch kleinen Fasern. 

Menschliche Bindehautzellen, die auf diesem Gerüst kultiviert wurden, bildeten innerhalb von sieben Tagen eine gewebeähnliche Struktur mit zwei unterschiedlichen Zellschichten. Die mechanischen Eigenschaften des Gerüsts waren denen einer natürlichen Schweinebindehaut ähnlich.

Dieser Ansatz bietet eine Grundlage für die Entwicklung von Ersatzgewebe und realistischeren Labormodellen. Weitere Untersuchungen sind nun erforderlich, um festzustellen, ob die entwickelten Gewebekonstrukte für eine Transplantation geeignet sein könnten.

Publikation: Wahaj Ul Haq, Camilla Mussoni, Zhi Liang, Muhammad Aslam, Raoul Verma-Fuehring, Franziska Seifert, Martina Wiesler, Philipp Stahlhut, Jürgen Groll, Jost Hillenkamp, Taufiq Ahmad, Malik Salman Haider; Fabrication and Characterization of Melt-Electrowritten Hierarchical PCL Scaffolds for Conjunctival Tissue Engineering. ACS Biomater. Sci. Eng. 2026; https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.6c00996