Regenerative Medizin: Gerüst aus Polymerfasern für die Gewebezüchtung

  • Menschliche Hautzellen siedeln sich in einem Gerüst aus Polymerfäden an. Bild: Jürgen GrollMenschliche Hautzellen siedeln sich in einem Gerüst aus Polymerfäden an. Bild: Jürgen Groll

Dreidimensionale Gerüste, auf denen Zellen sich ansiedeln und zu Geweben oder Organen heranwachsen können, sind in der regenerativen Medizin begehrt. Professor Jürgen Groll und Materialwissenschaftler der Universität Würzburg haben dafür erfolgreich neue Fasern mit ganz besonderen Eigenschaften entwickelt. Die Rede ist von extrem dünnen Polymerfäden, die zu Netzen oder dreidimensionalen Strukturen verwoben werden können. Die Anforderungen an sie sind hoch: Im menschlichen Körper eingesetzt, müssen sie rückstandslos abbaubar sein - und das nicht zu schnell, aber auch nicht zu langsam. Nur ganz bestimmte Zellen sollen sich auf ihnen ansiedeln, untereinander verbinden und zu komplexen Strukturen heranwachsen. Andere Substanzen hingegen, beispielsweise Proteine und Zellen aus dem Blut, sollen ihnen fern bleiben.

Die ultradünnen Polymerfasern werden mittels Electrospinning produziert. Bei dieser Technik wird an eine Flüssigkeit ein elektrisches Feld angelegt, das dünne „Jets" erzeugt. Die Fasern, die dabei entstehen, sind äußerst dünn - bis zu zehn Nanometer. Groll und seine Mitarbeiter haben diese bekannte Technik jetzt einen deutlichen Schritt voran gebracht, indem sie der Flüssigkeit ein besonderes Makromolekül zusetzten, das dazu führt, dass sich die Oberfläche der Fasern radikal verändert. Die Fasern sind nicht mehr hydrophob, sondern hydrophil, was die Anlagerung von denaturierten Proteinen und somit unerwünschte Nebenwirkungen verhindert. Außerdem fördert die hydrophile Faseroberfläche die erwünschte Anlagerung körpereigener Zellen im Fasergerüst, die sich dann untereinander verbinden und zu einer kompakten Struktur heranwachsen. Auf diese Weise können Mediziner beispielsweise dem Körper dabei helfen, großflächige Verletzungen schneller wieder zu schließen.

Im Labor arbeiten Wissenschaftler daran, mit Hilfe dieser Fasern neue Gewebe, möglicherweise sogar neue Organe zu produzieren. Der Vorteil solcher Implantate liegt auf der Hand: Weil sich das neue Organ aus Zellen des jeweiligen Patienten entwickelt hat, kommt es nach der Implantation zu keiner Abstoßungsreaktion. Groll ist überzeugt davon, dass es diese Technik schon in naher Zukunft möglich macht, im Labor Strukturen zu konstruieren, auf denen komplexe Gewebe wachsen können.

Originalliteratur:

Dirk Grafahrend, Karl-Heinz Heffels, Meike V.

Beer, Peter Gasteier, Martin Möller, Gabriele Boehm, Paul D. Dalton, Jürgen Groll; Degradable polyester scaffolds with controlled surface chemistry combining minimal protein adsorption with specific bioactivation; Nature Materials (2010), doi:10.1038/nmat2904

http://www.presse.uni-wuerzburg.de/

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.