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 Nylon as a building block for transparent electronic devices?
19.08.2019 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

nachricht Nylon als Baustein für transparente elektronische Geräte?
19.08.2019 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hamburger und Kieler Forschende beobachten spontanes Auftreten von Skyrmionen in atomar dünnen Kobaltfilmen

Seit ihrer experimentellen Entdeckung sind magnetische Skyrmionen – winzige magnetische Knoten – in den Fokus der Forschung gerückt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Hamburg und Kiel konnten nun zeigen, dass sich einzelne magnetische Skyrmionen mit einem Durchmesser von nur wenigen Nanometern in magnetischen Metallfilmen auch ohne ein äußeres Magnetfeld stabilisieren lassen. Über ihre Entdeckung berichten sie in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Die Existenz magnetischer Skyrmionen als teilchenartige Objekte ist bereits vor 30 Jahren von theoretischen Physikern vorhergesagt worden, konnte aber erst...

Im Focus: Hamburg and Kiel researchers observe spontaneous occurrence of skyrmions in atomically thin cobalt films

Since their experimental discovery, magnetic skyrmions - tiny magnetic knots - have moved into the focus of research. Scientists from Hamburg and Kiel have now been able to show that individual magnetic skyrmions with a diameter of only a few nanometres can be stabilised in magnetic metal films even without an external magnetic field. They report on their discovery in the journal Nature Communications.

The existence of magnetic skyrmions as particle-like objects was predicted 30 years ago by theoretical physicists, but could only be proven experimentally in...

Im Focus: Physicists create world's smallest engine

Theoretical physicists at Trinity College Dublin are among an international collaboration that has built the world's smallest engine - which, as a single calcium ion, is approximately ten billion times smaller than a car engine.

Work performed by Professor John Goold's QuSys group in Trinity's School of Physics describes the science behind this tiny motor.

Im Focus: Die verschränkte Zeit der Quantengravitation

Die Theorien der Quantenmechanik und der Gravitation sind dafür bekannt, trotz der Bemühungen unzähliger PhysikerInnen in den letzten 50 Jahren, miteinander inkompatibel zu sein. Vor kurzem ist es jedoch einem internationalen Forschungsteam von PhysikerInnen der Universität Wien, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sowie der Universität Queensland (AUS) und dem Stevens Institute of Technology (USA) gelungen, wichtige Bestandteile der beiden Theorien, die den Verlauf der Zeit beschreiben, zu verbinden. Sie fanden heraus, dass die zeitliche Abfolge von Ereignissen echte Quanteneigenschaften aufweisen kann.

Der allgemeinen Relativitätstheorie zufolge verlangsamt die Anwesenheit eines schweren Körpers die Zeit. Das bedeutet, dass eine Uhr in der Nähe eines schweren...

Im Focus: Quantencomputer sollen tragbar werden

Infineon Austria forscht gemeinsam mit der Universität Innsbruck, der ETH Zürich und Interactive Fully Electrical Vehicles SRL an konkreten Fragestellungen zum kommerziellen Einsatz von Quantencomputern. Mit neuen Innovationen im Design und in der Fertigung wollen die Partner aus Hochschulen und Industrie leistbare Bauelemente für Quantencomputer entwickeln.

Ionenfallen haben sich als sehr erfolgreiche Technologie für die Kontrolle und Manipulation von Quantenteilchen erwiesen. Sie bilden heute das Herzstück der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

GAIN 2019: Das größte Netzwerktreffen deutscher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler startet in den USA

22.08.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz auf der MS Wissenschaft

22.08.2019 | Veranstaltungen

Informatik-Tagung vom 26. bis 30. August 2019 in Aachen

21.08.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

5G macht die Produktion smarter

23.08.2019 | Informationstechnologie

Wärmekraftmaschinen in der Mikrowelt

23.08.2019 | Physik Astronomie

Auf dem Prüfstand: Automatisierte Induktionsthermographie zur Oberflächenrissprüfung von Schmiedeteilen

23.08.2019 | Maschinenbau

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics