毛囊是环绕发根的复杂结构，将发根固定在皮肤上，使头发能够固定。同时，皮肤和毛囊之间的区域为微生物的繁殖提供了最佳条件。这通常会导致毛囊慢性炎症，不仅会造成疼痛，而且在逆性痤疮的情况下还会引发糖尿病甚至急性败血症等继发性疾病。仅在德国，目前就有约 83 万人患有这种疾病。

为了成功开发出对抗毛囊炎症的新型活性物质，需要能够尽可能真实地模拟实验室中皮肤生理条件的模型。由克劳斯-迈克尔·莱尔教授领导的团队在亥姆霍兹感染研究中心 (HZI) 与萨尔大学合作的 HIPS 实验室开发了这样一种模型。通过将活体人类毛囊移植到 3D 打印聚合物支架内的胶原基质中，研究人员能够成功复制毛囊的自然环境。“该模型的优势在于，我们可以在早期开发阶段在毛囊微环境中测试新的候选药物，而无需进行动物测试，”该研究的第一作者 Samy Aliyazdi 说。

此前，针对毛囊感染的新型候选药物最初是在更简单的模型中进行测试的，例如在液体培养中自由漂浮的人类毛囊。然而，这些模型不能充分代表患者的真实情况，因此不适合进行生物功效研究。利用新的 3D 模型，研究人员已经证明纳米粒子在毛囊中的渗透和分布效果比在自由漂浮的毛囊培养中更好。因此，纳米粒子能够深入毛囊，适合作为活性成分的载体。Lehr 的团队还证明，如果将抗生素利福平“包装”在这样的纳米粒子中，可以更好地对抗医院病原体金黄色葡萄球菌引起的毛囊感染。

所描述的人类毛囊 3D 模型克服了与以前的实验室模型相关的一些挑战。“我们的模型提供了对人类毛囊微环境的更真实的复制，并且可以长期培养。但我们还没有走到尽头。我们需要进一步优化聚合物的机械性能。我们还计划包括其他细胞类型，例如成纤维细胞和免疫细胞，以使模型更能代表患者的情况，”Aliyazdi 说。这种类型的更复杂模型具有巨大的潜力，可以为毛囊活力、病原体行为以及最终药物功效和安全性评估的可预测性提供宝贵的早期见解。Lehr 强调：“我们的研究表明，模拟天然毛囊环境对于评估抗生素的功效至关重要。该模型可以显着加速新靶向疗法的开发，同时减少所需的动物研究数量。”