Muscheln halten Einzug in medizinischen Implantaten

Sekrete von Miesmuscheln (Mytilus edulis) könnten medizinische Implantate in Zukunft sicherer machen. Forscher der Northwestern University entwickeln aus der natürlichen Substanz eine ungewöhnliche Hülle für Implantate wie Stents, Dialyse-Schläuche und Harnkatheter.

Eine Seite des Materials ist klebrig und basiert auf Adhäsions-Proteinen, die von den Muscheln abgesondert werden. Es bleibt sicher an der Oberfläche des Implantats haften. Die andere Seite ist besonders wasser-abweisend (hyrophob) und verhindert den Aufbau von Zellen und Proteinen, die gewöhnlich medizinische Implantate verunreinigen. Eine derartige Kontamination kann ein Implantat funktionsunfähig machen und zu Blutgerinnseln und bakteriellen Infektionen führen.

Die Kontamination medizinischer Implantate, im speziellen verursacht durch bakterielle Infektionen, stellen für die Medizin ein große Herausforderung dar. „Unser Ziel ist es, den Vorteil der einzigartigen Fähigkeiten von Miesmuscheln, auf allen Oberflächen zu haften, zu nutzen und daraus ein Material zu entwickeln, um damit eine Reihe von verschiedenen Implantat-Oberflächen zu behandeln“, erklärt Messersmith.

Die Basis bildet ein Sekret aus dem Fuß der Miesmuschel, mit dem der Organismus auf hartem Untergrund haften kann und so den Kräften der Wellen standhält. Chemische Analysen des natürlichen, wasserfesten „Klebers“ haben gezeigt, dass der Schlüssel der Haftkraft in einer Eiweißverbindung liegt. Die Eiweißverbindung wird als „2-Komponenten-Kleber“ im Fuß erzeugt. Es enthält eine hohe Konzentration der Aminosäure Dihydropheylalanin (DOPA). Messersmith heftete das klebrige DOPA an die bekannte hydrophobe Substanz Polyethylenglykol.

Das Ergebnis ist ein doppelseitiges Material, deren klebrige Seite an der inneren Oberfläche haftet und deren nicht-klebrige Seite der Anhaftung von Zellen und Eiweißen standhält. In der aktuellen Studie zeigte sich, dass das neue Material einfach auf Gold- und Titanoberflächen, also herkömmlichen Implantat-Materialien, aufgebracht werden kann. Bislang konnten sich Oberflächen einer Anhaftung der Zellen zwei Wochen lang erwehren. Der Optimismus der Forscher ist groß, dass die Resistenz verlängert werden kann und mitunter auch ein Leben lang bestehen bleibt. Ebenso groß ist die Zuversicht, dass das Material auch das Leben von medizinischen Geräten aus Plastik verlängert. Noch wurde das neue Material aber weder im Tier- noch im Menschenversuch getestet. Es könnte allerdings laut Studienleiter Messersmith in drei bis fünf Jahren auf den Markt kommen. Die Ergebnisse erscheinen im Journal of the American Chemical Society.