Muscheln inspirieren Klebstoff für beschädigte Herzen

Was Muscheln an Felsen oder aneinander haften lässt, könnte künftig auch beschädigte Herzmuskeln zusammenhalten. Forschende der EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) in St. Gallen haben sich von Muschelseide inspirieren lassen, um einen medizinischen Klebstoff zu entwickeln.

red/Agenturen

Fest und doch elastisch trotzt Muschelseide der Brandung. Muscheln produzieren diese Haltefäden (Byssus) über Drüsen im Muschelfuß, deren verschiedene Sekrete sich vermischen und aushärten. Schlüsselkomponenten sind dabei zwei Proteine namens mfp-3 und mfp-6. Diese beiden Eiweiße dienten den Wissenschaftern um Claudio Toncelli von der EMPA als Vorbild, um einen medizinischen Klebstoff für Herzmuskeln zu entwickeln.

 

Wenn Herzmuskelgewebe beispielsweise durch einen Infarkt beschädigt wird, muss es heilen, während das Herz fortlaufend weiterschlägt. Ein Klebstoff, der die Wunden zusammenhält und damit die Heilung unterstützt, muss daher ständiger mechanischer Belastung standhalten, wie die Empa am Dienstag in einer Mitteilung erklärte. Zudem muss er trotz der feuchten Bedingungen im Körperinneren stabil bleiben und gut verträglich sein.

Toncelli und sein Team setzten dafür auf Gelatine, die aus Kollagen in einer vernetzten Struktur besteht. Kollagen kommt auch im menschlichen Bindegewebe vor, so dass sich Gelatine eigentlich hervorragend für einen Wundkleber eignen würde. Wenn sie sich bei Körpertemperatur nicht verflüssigen würde.

Gelatine-Muschelseide-Gel zur stabilen Verbindung von Wundflächen

Um dieses Problem zu beheben, statteten die Forschenden die Gelatine-Biopolymeren mit funktionellen chemischen Einheiten aus, die denen der Muschelseide-Proteine mfp-3 und mfp-6 gleichen. Sobald das Gelatine-Muschelseide-Gel mit Gewebe in Kontakt kommt, vernetzen sich diese mfp-3- und mfp-6-ähnlichen Einheiten miteinander und sorgen für eine stabile Verbindung der Wundflächen.

Im Labor testeten die Wissenschafter anschließend die Festigkeit des Gewebeklebstoffs. Demnach halte er einem Druck stand, der dem menschlichen Blutdruck entspricht, wurde Forscher Kongchang Wei am Dienstag in einer Mitteilung zitiert. Zudem erwies sich der Kleber in Zellkultur-Experimenten als gut verträglich, wie die Wissenschafter kürzlich im Fachblatt „ACS Applied Materials & Interfaces“ berichteten. Nun sollen weitere Tests folgen, um die Tauglichkeit und Unbedenklichkeit des Klebers in der Medizin nachzuweisen.

Die Natur dient in vielerlei Hinsicht als Vorbild für medizinische Klebstoffe: von den klebrigen Sekreten fleischfressender Pflanzen, über Schneckenschleim, mit dem Schnecken bei Gefahr fest am Untergrund haften, bis zum körpereigenen Fibrin, das als natürlicher Bestandteil des Blutes bei Verletzungen zum Wundverschluss führt und als Biokleber bereits bei Magen- und Darmoperationen eingesetzt wird. Auch Muschelseide steht insbesondere für Anwendungen im Körperinneren im Fokus mehrerer Forschungsgruppen, da sie auch unter feuchten Bedingungen stabil bleibt und trotzdem elastisch ist.