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Sonntag, 09. August 2020
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Wissenschaft & Technik, Anwendungsbereiche

Adhäsive Muschelproteine: Bioverträglicher Gewebekleber für geschädigte Herzmuskeln

Montag, 24. Februar 2020

Empa-Forschende entwickeln einen von der Natur inspirierten Gewebekleber, der Defekte im Muskelgewebe wieder zusammenfügen kann.

In der Muschelseide spielen mehrere darin enthaltene Eiweiße perfekt zusammen. Bildquelle: Annalise Batista – Pixabay. (Symbolbild)

In der Muschelseide spielen mehrere darin enthaltene Eiweiße perfekt zusammen. Bildquelle: Annalise Batista – Pixabay. (Symbolbild)

Der Muschelfuss hält sich auf dem Untergrund fest, indem seine Drüsen feine Haltefäden produzieren, die im Gegensatz zur Spinnenseide auch unter Wasser standhaft und dennoch hochelastisch bleiben. Bestandteil dieser Muschelseide sind unter anderem zwei Eiweiße, mfp-3 und das besonders schwefelhaltige mfp-6. Als Strukturproteine sind sie für die Biomedizin besonders interessant aufgrund ihrer faszinierenden mechanischen Eigenschaften und der Bioverträglichkeit mit lebendem Gewebe.

Bioverträglicher Gewebekleber

Diese Eigenschaften machten sich Empa-Forscher vom "Biomimetic Membranes and Textiles"-Labor in St. Gallen zunutze. Das Team um Claudio Toncelli war auf der Suche nach einem bioverträglichen Gewebekleber, der auch unter den herausfordernden Bedingungen am schlagenden Herzen haftet und dennoch elastisch bleibt. Denn wenn Herzmuskelgewebe, etwa durch einen Infarkt oder eine angeborene Störung, geschädigt ist, müssen die Wunden heilen können, obwohl die Muskulatur permanent weiterarbeitet.

Stabile Verbindung der Wundflächen

"Der muskulöse Fuss von Muscheln produziert kräftige Haltefäden, mit denen sich die Muschel im Wasser an allen möglichen Oberflächen anhaften kann", erklärt Toncelli. In dieser Muschelseide spielen mehrere darin enthaltene Eiweiße perfekt zusammen. Inspiriert von der Lösung der Natur, mit wogenden Kräften unter Wasser umzugehen, statteten die Forscher Gelatine-Biopolymere mit funktionellen chemischen Einheiten aus, die jenen der Muschelseide-Eiweiße mfp-3 und mfp-6 gleichen. Sobald das Gelatine-Muschelseide-Gel mit Gewebe in Kontakt kommt, vernetzen sich die Strukturproteine miteinander und sorgen für eine stabile Verbindung der Wundflächen.

Gute Gewebeverträglichkeit

Wie gut das neuartige Hydrogel tatsächlich klebt, haben die Forscher bereits in Laborexperimenten untersucht, mit denen sich technische Standards zur sogenannten Berstfestigkeit nachweisen lassen. "Der Gewebekleber hält einem Druck, der dem menschlichen Blutdruck entspricht, stand", so Empa-Forscher Kongchang Wei. Ebenso konnten die Wissenschaftler die gute Gewebeverträglichkeit des neuen Klebers in Zellkultur-Experimenten bestätigen. Nun arbeiten sie mit Hochdruck daran, die klinische Anwendung des "Muschelklebers" voranzutreiben.

Weitere Informationen auf der Empa-Website.

Bildquelle: Pixabay.

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