Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Herz aus Spinnenseide

11.08.2017

Forscher der Universitäten Bayreuth und Erlangen legen den Grundstein zur künstlichen Produktion von Herzgewebe: Dank Spinnenseidenprotein und 3D-Druck haben Herzinfarktpatienten bald eine echte Chance auf Wiederherstellung ihres beschädigten Herzgewebes.

Rund 1,8 Millionen Menschen leiden laut deutscher Herzstiftung e.V. in Deutschland unter einer Herzschwäche (Herzinsuffizienz). Ursache ist meist der irreversible Verlust von Herzmuskelzellen durch Herzerkrankungen, zum Beispiel einen Herzinfarkt. Zurzeit gibt es keine Therapie, die einen solchen Schaden an den Zellen umkehren kann.


Spinnenseide ist der Schlüssel zur Wiederherstellung von geschädigtem Herzgewebe. Foto: UBT

Einen vielversprechenden Weg haben die Forscher der Universität Bayreuth um Prof. Dr. Thomas Scheibel (Biofabrikation) zusammen mit Kollegen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg um Prof. Dr. Felix Engel (Experimentelle Nieren- und Kreislaufforschung) eingeschlagen:

Sie entwickeln Herzmuskelgewebe aus Spinnenseide. Ihre Entdeckung, dass sich solch ein künstlich im Labor entwickeltes Seidenprotein für die Produktion von Herzgewebe eignet, haben sie jetzt in der Zeitschrift ‚Advanced Functional Materials‘ veröffentlicht.

Der Schlüssel zu künstlichem Herzgewebe ist aus Sicht der Forscher Seide – oder vielmehr die Proteine, die der Seide ihre Struktur und mechanische Festigkeit verleihen: Fibroine. Prof. Dr. Felix Engel aus der Nephropathologischen Abteilung des Universitätsklinikums der FAU hat gezeigt, dass sich die Seide des Indischen Seidenspinners besonders gut als Gerüstmaterial eignet, um Herzgewebe herzustellen.

Bisher war es aber nicht möglich, das Protein in ausreichender Menge und gleichbleibender Qualität herzustellen. Da kommt die Universität Bayreuth ins Spiel: „Uns ist es gelungen, ein rekombiniertes Seidenprotein der Gartenkreuzspinne in größeren Mengen und bei gleichbleibender hoher Qualität zu produzieren“, sagt Prof. Dr. Thomas Scheibel, Inhaber des Lehrstuhls für Biomaterialien an der Universität Bayreuth.

Spinnenseide eignet sich hervorragend als Material für Biotinte, mit der gewebeähnliche Strukturen im dreidimensionalen Druck hergestellt werden können. Die dabei verwendeten lebenden Zellen von Menschen oder Tieren bleiben in der Regel funktionstüchtig. Deshalb haben sich die beiden  Forscher zusammengetan und die Proteine der Kreuzspinnenseide mit ihren Teams weiter untersucht.

Jana Petzold aus dem Erlanger Team und Tamara Aigner aus der Bayreuther Arbeitsgruppe haben erforscht, wie sich das im Labor konstruierte Seidenprotein eADF4(κ16) für die Herstellung von Herzgewebe nutzen lässt. Hierfür brachten sie einen dünnen Film des Seidenproteins auf einen Glasträger auf, worauf wiederum andere Zellen (Bindegewebszellen oder Blutgefäßzellen) platziert wurden.

Besonderes Augenmerk legten sie bei ihrer Untersuchung auf die Funktion der Herzmuskelzellen: So konnten die Wissenschaftlerinnen nachweisen, dass die für die Hypertrophie (also die Vergrößerung von Herzmuskelzellen zum Beispiel bei Sportlern oder Schwangeren) verantwortlichen Faktoren auch zu einem Volumenwachstum bei den Herzmuskelzellen führen, die auf eADF4(κ16)-Film gezüchtet worden waren.

Die Arbeit der Erlanger und Bayreuther Wissenschaftler sowie die Möglichkeiten, künstliche Seidenproteine im 3D-Verfahren zu drucken, sind somit die ersten Schritte in Richtung künftiger Verfahren zur Produktion funktionellen Herzgewebes. Prof Dr. Thomas Scheibel ist daher optimistisch: „Funktionierendes Herzgewebe kann sehr bald künstlich hergestellt werden. Die Frage ist nun, wann und wie dies in der Klinik ankommt.“

Publikation:

‘Surface features of recombinant spider silk protein eADF4(κ16)-made materials are well-suited for cardiac tissue engineering’ veröffentlicht in der Zeitschrift Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201701427).

Kontakt:

Prof. Dr. Thomas Scheibel
Lehrstuhl Biomaterialien
Fakultät für Ingenieurwissenschaften (ING.) der Universität Bayreuth
Tel.: 0921 - 55 7360
E-Mail: thomas.scheibel@uni-bayreuth.de

Prof. Dr. Felix Engel
Experimentelle Nieren- und Kreislaufforschung
Pathologisches Institut der Universität Erlangen-Nürnberg
Tel.: 09131 - 85 25699
E-Mail:felix.engel@fau.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Wärmeleitfähigkeit bei hohen Temperaturen - Universelle Messapparatur entwickelt
10.08.2017 | Fraunhofer IFAM Dresden

nachricht Nachhaltigkeit: Forscher der Uni Halle entwickeln Milchkapsel, die sich selbst auflöst
10.08.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ringförmige RNA ist für Gehirnfunktion wichtig

Wissenschaftliche Untersuchungen haben erstmals gezeigt, dass ringförmige RNA Hirnfunktionen beeinflussen kann. Wenn ein RNA-Molekül namens Cdr1as aus dem Erbgut von Mäusen gelöscht wird, versagt der Reizfilter in ihrem Gehirn – ähnlich wie bei Patienten, die psychiatrische Leiden haben.

Im Gehirn von Säugetieren kommen ringförmige RNAs (circRNA) in Hunderten verschiedenen Varianten vor. Trotz dieser Fülle blieb eine Frage bislang...

Im Focus: Circular RNA linked to brain function

For the first time, scientists have shown that circular RNA is linked to brain function. When a RNA molecule called Cdr1as was deleted from the genome of mice, the animals had problems filtering out unnecessary information – like patients suffering from neuropsychiatric disorders.

While hundreds of circular RNAs (circRNAs) are abundant in mammalian brains, one big question has remained unanswered: What are they actually good for? In the...

Im Focus: Mensch gegen (Synthese-)Maschine

Aktives Maschinenlernen zur Entdeckung und Kristallisation von Polyoxometallat-Riesenmolekülen

Wer ist der bessere Experimentator, Mensch oder Roboter? Wenn es um das Ausloten von Synthese- und Kristallisationsbedingungen anorganischer „Riesenmoleküle“...

Im Focus: RAVAN CubeSat measures Earth's outgoing energy

An experimental small satellite has successfully collected and delivered data on a key measurement for predicting changes in Earth's climate.

The Radiometer Assessment using Vertically Aligned Nanotubes (RAVAN) CubeSat was launched into low-Earth orbit on Nov. 11, 2016, in order to test new...

Im Focus: Scientists shine new light on the “other high temperature superconductor”

A study led by scientists of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg presents evidence of the coexistence of superconductivity and “charge-density-waves” in compounds of the poorly-studied family of bismuthates. This observation opens up new perspectives for a deeper understanding of the phenomenon of high-temperature superconductivity, a topic which is at the core of condensed matter research since more than 30 years. The paper by Nicoletti et al has been published in the PNAS.

Since the beginning of the 20th century, superconductivity had been observed in some metals at temperatures only a few degrees above the absolute zero (minus...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

19. Weltkongress für Psychoonkologie in Berlin

11.08.2017 | Veranstaltungen

Schuhe aus dem Drucker?

11.08.2017 | Veranstaltungen

Jahrestagung der European Finance Association vom 23. – 26. August

10.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ein Herz aus Spinnenseide

11.08.2017 | Materialwissenschaften

WHZ-Wissenschaftler entwickeln Wärmespeicher für Pflanzenwurzeln

11.08.2017 | Energie und Elektrotechnik

ERC-Grants: Fünf neue Projekte an der LMU

11.08.2017 | Förderungen Preise