Herzinfarkt, Atherosklerose, Viruserkrankungen oder das Broken-Heart-Syndrom: Es gibt einige Krankheiten, die den Herzmuskel schädigen können. Ärzte stehen dann vor dem Problem, an lebenden Menschen und einem sich bewegenden Organ arbeiten zu müssen. Wie soll man da verletztes Muskelgewebe wieder zusammenheften? Schweizer Forscher vom Empa, dem interdisziplinären Forschungsinstitut der Eidgenössischen Hochschulen und Forschungsanstalten für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung, nahmen auf der Suche nach einer Lösung Meeresmuscheln unter die Lupe. Diese haften außergewöhnlich gut auf feuchtem Untergrund.
Muschelseide - wasserfest, elastisch, bioverträglich
Ob Fels, Steg oder Boot, Wind oder Wellen: Wo eine Muschel andockt, vertreibt sie nichts mehr. Das liegt am sogenannten Muschelfuß. Dieser hält sich beim Andocken am Untergrund fest und produziert mit Drüsen kräftige Haltefäden, die Muschelseide. Sie ist im Gegensatz zu Spinnenseide wasserfest sowie elastisch und bioverträglich mit lebendem Gewebe. Das liegt besonders an zwei Eiweißen in der Muschelseide, mfp-3 und mfp-6, das Schwefel enthält.
Muschelseide und Gelatine zur Herzmuskel-Reparatur
Die Empa-Forscher bauten im Labor die Muscheleiweiße mfp-3 und mfp-6 nach. Diese kombinierten sie mit Material aus Gelatine, den Biopolymeren. Dabei entstand ein neuartiges Hydrogel. Die Strukturproteine dieses Gelatine-Muschelseiden-Gels vernetzten sich, wenn das Gel mit Gewebe in Berührung kam. Unter Laborbedingungen ließen sich Wundflächen so stabil verkleben und hielten bei Experimenten "einem Druck stand, der dem menschlichen Blutdruck entspricht," sagt Empa-Forscher Kongchang Wei. In Zellkultur-Tests konnten die Forscher zudem nachweisen, dass der Gel-Klebe gewebeverträglich ist.
Gelatine - gut, aber nicht gut genug
Auf Gelatine als Ausgangsprodukt kamen die Forscher, weil der Stoff aus Kollagen besteht. Das ist ein Eiweiß, das auch im menschlichen Körper, in Bindegewebe und Sehnen, vorkommt. Das Kollagen in Gelatine besitzt zudem eine vernetzte Struktur und ist daher für einen Gewebekleber besonders interessant. Allerdings gibt es ein Problem: Das Gelatine-Kollagen ist nicht wärmebeständig. Bei Körpertemperatur wird es flüssig. Deshalb mussten die Forscher Ausschau halten, welcher Stoff oder Organismus die nötigen Fähigkeiten besitzt und die Eigenschaften von Gelatine verbessern kann. So kamen die Schweizer Forscher auf die Kombination von Gelatine und Muschelseide-Eiweißen.