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Medizin
Universität Bayreuth: Zellspezifische Eigenschaften neuartiger Spinnenseiden-Materialien in der regenerativen Medizin
von bt-Redaktion
Materialien aus Spinnenseide können so modifiziert oder bearbeitet werden, dass lebende Zellen eines bestimmten Typs an ihnen haften, wachsen und sich vermehren, wie Forschende der Universität Bayreuth herausgefunden haben.
Zellspezifische Effekte der Materialien können durch biochemische Modifikationen der Seidenproteine und durch Oberflächenstrukturierung der Spinnenseidenbeschichtungen erzeugt werden, laut den in „Advanced Healthcare Materials“ und „Advanced Materials Interfaces“ veröffentlichten Forschungsergebnissen.
Regenerierung von Gewebe und Verhinderung der Abstoßung von Implantaten
Bei der biomedizinischen Wiederherstellung von beschädigtem oder zerstörtem Gewebe ist es wichtig, die Entwicklung bestimmter Zellen zu stimulieren und zu steuern. Zellen verschiedener Typen, zum Beispiel Haut-, Muskel- und Nervenzellen, müssen beteiligt sein, um ein funktionierendes Zellnetz zu schaffen. Ein in den Körper eingepflanztes Gerüst aus Spinnenseide, an das sich eine wachsende Zahl neu entstehender Zellen anlagert, schafft die Voraussetzungen für diesen Wiederaufbauprozess: Spinnenseidenproteine sind biologisch abbaubar und in der Regel mit den vorhandenen Zellen des Organismus verträglich.
Die Ergebnisse der beiden Studien werden in die Optimierung von Implantaten einfließen, die natürliches Gewebe ersetzen und im Körper verbleiben sollen. Dafür werden Materialien benötigt, die sicherstellen, dass die Implantate nicht durch Entzündungen oder allergische Reaktionen abgestoßen werden. Eine Beschichtung aus Spinnenseide, die an die jeweiligen Zelltypen im umgebenden Gewebe angepasst ist und deren Anheftung fördert, hilft, Abstoßung zu verhindern und trägt so zur Integration des Implantats in den Organismus bei. Lesen Sie auch: Die Experten sind sich nicht einig, was – wenn überhaupt – gegen die wachsende Wolfspopulation im Fichtelgebirge getan werden soll.
Optimierung der Zellgenerierung
Zellspezifische Wirkungen von Spinnenseidenmaterialien können erzeugt werden, indem Seidenproteine durch den Einbau von kurzkettigen Polyaminosäuren, sogenannten Peptiden, modifiziert werden. Zelladhäsive Peptide sind unter anderem in der Extrazellulären Matrix (EZM) natürlicher Gewebe vorhanden: Dabei handelt es sich um eine gitterartige Molekülstruktur, die die Räume zwischen benachbarten Zellen in einem Gewebe ausfüllt und deren räumliche Anordnung stabilisiert.
Die Studie, die in „Advanced Materials Interfaces“ erschienen ist, zeigt eine Möglichkeit zur Optimierung von Spinnenseidenmaterialien auf. Beschichtungen aus einem Seidenprotein, das aus der Seide der Gartenkreuzspinne gewonnen wird, weisen ohne biochemische Modifikation kein zelladhäsives Verhalten auf. Das Forscherteam um Prof. Dr. Thomas Scheibel hat die Oberfläche dieser Beschichtungen mit Hilfe eines lithografischen Verfahrens so strukturiert, dass sie die Anheftung und das Wachstum von Zellen eines bestimmten Typs stimuliert. Die Reaktionen der verschiedenen Zellen auf die Form und Größe der in die Oberfläche eingeprägten geometrischen Strukturen hängen unter anderem vom Zelltyp ab.
Symbolbild: Pixabay