Wohlfühlen auf "Knopfdruck"

Bei Raumtemperatur zieht er Wasser an und die Zellen lösen sich.
Wie wirken neue Medikamente und Wirkstoffe auf den Körper – insbesondere auf die Zellen? Kann der Arzt sie unbedenklich einsetzen oder wirken sie toxisch?

Um solche Fragen zu beantworten, müssen Pharmafirmen mit neuen Wirkstoffen verschiedene festgelegte Toxizitätstests durchführen. Basis für diese Versuche sind Zellkulturen: Forscher setzen einzelne Zellen in ein kleines Plastikschälchen, geben Nährlösung dazu und stellen die Schale bei 37 °C in den Brutschrank. Damit die Zellen sich möglichst wohlfühlen und schnell vermehren, verwenden die Forscher Schalen aus Polystyrol.

Sind ausreichend Zellen gewachsen, wird das Medikament zugegeben. Um zu untersuchen, wie die Zellen auf den Wirkstoff reagieren, müssen die Wissenschaftler die gezüchteten Zellen jedoch aus der Schale entfernen. Keine einfache Angelegenheit: Die Zellen heften sich so fest an die Schale, dass die Forscher ein Enzym zugeben müssen, um sie vom Kunststoff zu lösen. „Gerade die Zelltypen, die für Toxizitätstests verwendet werden, sind sehr sensibel und können durch das zugegebene Enzym beschädigt werden.

Die Aussagen sind dann schwer zu interpretieren: Man kann nicht einwandfrei sagen, inwieweit Schädigungen durch das Ablösen der Zellen deren Reaktion auf das Medikament beeinflussen“, sagt Dr. Claus Duschl, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in Potsdam-Golm.

Das Team um Dr. Jean-François Lutz, Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, hat nun gemeinsam mit seinen Kollegen vom IBMT und vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung einen Kunststoff entwickelt, der seine Eigenschaften ändern kann. „Bei 37 °C, also der Temperatur, bei der die Zellen gezüchtet werden, ist der Kunststoff wasserabweisend – die Zellen fühlen sich darauf sehr wohl und breiten sich aus. Kühlt man den Kunststoff auf 25 °C ab, also auf Raumtemperatur, zieht das Material Wasser an: Die Zellen meiden den Kontakt, werden fast kugelförmig und lassen sich leicht herunterspülen. Die Zugabe eines Enzyms wird so überflüssig“, sagt Lutz.

Zwar gibt es bereits ähnliche schaltbare Kunststoffe. Der große Unterschied beim neuen Kunststoff: Seine Basis ist Polyethylenglycol, kurz PEG. Im Gegensatz zu den anderen schaltbaren Kunststoffen ist dieses Material biokompatibel – Zellen wachsen sehr gut darauf. Ein weiterer Vorteil: Das Material ist wasserlöslich und nicht toxisch. In etwa zwei bis drei Jahren, hofft Lutz, könnten Petrischalen serienmäßig mit dem neuartigen schaltbaren Kunststoff beschichtet werden.