Posted in: Chemie, Medizin 11. Januar 2013 17:16 Weiter lesen →

Muschelkleber für Chirurgen

Nahaufnahme einer schwarz-blauen Miesmuschel im trockengefallenen Felswatt, am Untergrund mit einem Kranz weißlicher Sekretfäden verankert Miesmuscheln produzieren ein klebriges Sekret, mit dem sie sich unter Wasser an Steine und Holz, aber auch an Schiffsrümpfe und Rohrleitungen heften. Einen chirurgischen Kleber nach diesem Vorbild haben amerikanische Chemiker entwickelt. Auf eine Wunde gegeben, verschließt er diese zuverlässig, stillt die Blutung und wird bei der Wundheilung vom Körper abgebaut.

Foto: TheBrockenInaGlory (Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

Gegenüber medizinischen Klebstoffen auf Fibrin- oder Zyanoakrylatbasis weise der neue Polymerkleber gleich mehrere Vorteile auf, erklärt Jian Yang von der Pennsylvania State University. Einerseits sei er völlig ungiftig und halte auch unter feuchten Bedingungen im Innern des Körpers. Andererseits lasse sich die Zusammensetzung gezielt so variieren, dass der Kleber je nach den Erfordernissen binnen einer Woche oder aber erst binnen eines Monats abgebaut werde.

Das Byssussekret der Miesmuschel verdankt seine Klebekraft vor allem der Aminosäure DOPA (3,4-Dihydroxyphenylalanin), die einen robusten Kohlenstoffring mit gleich zwei reaktionsfreudigen Anknüpfungspunkten enthält. Yang und Kollegen bauen diese molekulare Kopplung in Polymernetzwerke ein, die sie auf einfache und kostengünstige Weise durch Zusammenrühren von Polyethylenglykol und Zitronensäure herstellen.

Durch ein Oxidationsmittel aktiviert, reagieren die Anknüpfungspunkte im DOPA begierig mit Proteinen und anderen biologischen Molekülen in ihrer Umgebung, aber auch mit ihresgleichen. Als Resultat bildet das Polymernetz eine reißfeste Masse, die beispielsweise eine tiefe Hautwunde schnell und ebenso fest verschließt wie eine klassische Naht. Die Wundheilung werde durch die Polymermasse nicht behindert, berichteten die Forscher kürzlich im Fachblatt „Biomaterials“, toxische Effekte seien bei ihren Versuchen an Zellkulturen und Ratten ebenfalls nicht aufgetreten.

Grundsätzlich könnten in das Polymer auch antimikrobielle Wirkstoffe zur Vorbeugung von Wundinfekten eingebaut werden, erläutert Yang. „Derzeit arbeiten wir daran, die Haftkraft noch weiter zu erhöhen“, so der Forscher. Ein derart verstärktes Polymer könnte vielleicht auch zur Behandlung von Knochenbrüchen eingesetzt werden. Eine Mörtel-Variante ihres Polymers, die zusätzlich auch das Kalzium-Knochenmineral Apatit enthält, haben die Wissenschaftler bereits mit günstigen Resultaten an Schweineknochen getestet.

Forschung: Mohammedreza Mehdizadeh, Department of Materials Science and Engineering, University of Texas, Arlington; Jian Yang, Department of Bioengineering, Pennsylvania State University, University Park; und andere

Veröffentlichungen Biomaterials, Vol. 33(32), pp 7972–83, DOI 10.1016/j.biomaterials.2012.07.055, und Biomaterials Science, Vol. 1, pp 52–64, DOI 10.1039/C2BM00026A

WWW:
Yang Lab, Pennsylvania State University
Types of Surgical Glue
Miesmuscheln
Adhesion à la Moule

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Eisen macht Muscheln anhänglich

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