毛囊感染的治疗可能是一个挑战，因为细菌倾向于在毛发与皮肤之间的空间中定居，这使得治疗难以到达它们。为了在实验室环境中更深入地研究这个问题，萨尔兰药物研究亥姆霍兹研究所（HIPS）药物跨生物屏障研究部门的研究人员创建了一个创新模型。该模型结合了嵌入在3D打印基质中的人类毛囊。其目的是直接在人体毛囊上评估针对特定病原体的新药候选。研究结果已发表在《ACS 生物材料科学与工程》期刊上。
毛囊是复杂的结构，不仅将毛发根部固定在皮肤上，还为微生物的生长创造了良好的环境。这可能导致持续的炎症，造成痛苦，在严重病例中，如反向痤疮，可能导致糖尿病或急性败血症等继发性疾病。目前，德国大约有830,000人正在面临这个问题。
为了有效地创造针对毛囊炎症的新疗法，需求在实验室中紧密模拟皮肤生理条件的模型。由HIPS的克劳斯-迈克尔·勒尔教授领导的研究团队，与萨尔兰大学合作，成功开发了这样的模型。他们通过将活的人类毛囊移植到由3D打印聚合物框架支撑的胶原蛋白基质中，成功再现了毛囊的自然环境。“这个模型允许我们在早期开发阶段评估毛囊微环境中的新药候选，消除了动物实验的需要，”研究的首席作者萨米·阿利亚兹迪解释道。
过去，针对毛囊感染的新药是在更简单的设置中测试的，比如在液体培养中自由漂浮的人类毛囊。然而，这些设置未能准确反映患者实际的条件，因此在评价生物效能方面并不理想。通过这种新颖的3D模型，研究人员已经证明，与简单漂浮培养中的情况相比，纳米颗粒能够在毛囊中更有效地渗透和扩散。因此，纳米颗粒能够深入毛囊，作为有效的活性成分递送系统。研究团队还发现，当抗生素利福平被包裹在这些纳米颗粒中时，由于医院病原体金黄色葡萄球菌引起的毛囊感染可以得到更有效的治疗。
这种人类毛囊的新3D模型解决了以往实验室模型中的几个局限性。“我们的模型提供了更真实的人类毛囊微环境表现，并允许更长的培养时间。然而，我们仍有很多工作要做。我们需要增强聚合物的机械性能，并计划引入更多的细胞类型，如成纤维细胞和免疫细胞，以使模型更能代表实际的患者状况，”阿利亚兹迪表示。这种先进的模型可能为毛囊健康、病原体行为以及药物效果和安全性评估的可预测性提供关键的早期见解。勒尔强调：“我们的工作表明，复制毛囊的自然环境对于评估抗生素效能至关重要。这个模型可能大大加速新靶向疗法的开发，同时减少所需的动物研究数量。”
