Gesundheit
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Miesmuscheln

Miesmuscheln halten sich mit Eiweissfäden sicher am Untergrund fest. Empa-Forscher nutzen diese Eigenschaft für einen neuartigen Gewebekleber zur Wundversorgung. Bild: Pixabay

Empa entwickelt Wundkleber für Herzmuskel – Vorbild sind Muscheln



Was Muscheln an Felsen oder aneinander haften lässt, könnte künftig auch beschädigte Herzmuskeln zusammenhalten. Empa-Forscher haben sich von Muschelseide inspirieren lassen, um einen medizinischen Klebstoff zu entwickeln.

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 Wissenschaftlern um Claudio Toncelli von der Forschungsanstalt Empa in St. Gallen 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.

Das neuartige Biopolymer mit Muschelproteinen weist eine filigrane und gleichzeitig robuste Mikrostruktur auf. Rasterelektronenmikroskopie, 1000-fache Vergrösserung, nachkoloriert.

Das neuartige Biopolymer mit Muschelproteinen weist eine filigrane und gleichzeitig robuste Mikrostruktur auf. Rasterelektronenmikroskopie, 1000-fache Vergrösserung, nachkoloriert. Bild: Empa.ch

Gelatine mit Muschelseide-Effekt

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 verflüssigte.

Um dieses Problem zu beheben, statteten die Empa-Forschenden die Gelatine-Biopolymeren mit funktionellen chemischen Einheiten aus, die denen der Muschelseide-Proteine mfp-3 und mfp-6 gleichen, wie die Empa schrieb. 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 Wissenschaftler anschliessend die Festigkeit des Gewebeklebstoffs. Demnach halte er einem Druck stand, der dem menschlichen Blutdruck entspricht, liess sich Empa-Forscher Kongchang Wei in der Mitteilung zitieren. Zudem erwies sich der Kleber in Zellkultur-Experimenten als gut verträglich, wie die Wissenschaftler kürzlich im Fachblatt «ACS Applied Materials & Interfaces» berichteten. Nun sollen weitere Tests folgen, um die Tauglichkeit und Unbedenklichkeit des Klebers in der Medizin nachzuweisen.

Biopolymer mit Muschelproteinen
Den feinen Strukturen komplexer Oberflächen passt sich der Gewebekleber aus Muschelprotein perfekt an, wie dieser Abdruck einer herzförmigen Gussform zeigt. (nachkoloriert)

Den feinen Strukturen komplexer Oberflächen passt sich der Gewebekleber aus Muschelprotein perfekt an, wie dieser Abdruck einer herzförmigen Gussform zeigt. (nachkoloriert) Bild: Empa.ch

Natur als Vorbild

Die Natur dient in vielerlei Hinsicht als Vorbild für medizinische Klebstoffe: von den klebrigen Sekreten fleischfressender Pflanzen, über Schneckenschleim, mit dem sich Schnecken bei Gefahr fest an den 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. (sda)

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