Eine Matrix für Gewebe

Foto: Wollfäden und Lupe

Menschliche Hautzellen siedeln sich
in einem Gerüst aus Polymerfäden
an; © panthermedia.net /
Martin Konopka

Die Anforderungen an sie sind hoch: Im menschlichen Körper eingesetzt, müssen sie rückstandslos abbaubar sein – und das nicht zu schnell, aber auch nicht zu langsam. Nur ganz bestimmte Zellen sollen sich auf ihnen ansiedeln, untereinander verbinden und zu komplexen Strukturen heranwachsen. Andere Substanzen hingegen, beispielsweise Proteine und Zellen aus dem Blut, sollen ihnen fern bleiben.

Die Rede ist von extrem dünnen Polymerfäden, die zu Netzen oder dreidimensionalen Strukturen verwoben werden können. Professor Jürgen Groll erforscht solche Materialien, die in der Medizin zum Einsatz kommen sollen. Seit August dieses Jahres leitet er den Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe in der Medizin und der Zahnheilkunde der Universität Würzburg. Jetzt hat er eine vielversprechende Neuentwicklung der Öffentlichkeit präsentiert.

„Es ist uns gelungen, eine Technik zu entwickeln, die solche Fasern in einem einzigen Arbeitsschritt herstellt“, sagt Groll. Ultradünne Polymerfasern zu produzieren: Das war bisher schon möglich. „Electrospinning“ heißt die dahinter steckende Technik. Das Prinzip: An eine Flüssigkeit wird ein elektrisches Feld angelegt, das dünne „Jets“ erzeugt. Die Fasern, die dabei entstehen, sind äußerst dünn – bis zu zehn Nanometern, also dem Hunderttausendstel eines Millimeters.

Groll und seine Mitarbeiter haben diese Technik jetzt einen deutlichen Schritt vorangebracht. Sie haben ein besonderes Makromolekül entwickelt. Gibt man dieses Molekül in die Flüssigkeit, aus der die Fasern hergestellt werden, verändert sich deren Oberfläche radikal. „Dieses Molekül verwandelt die an und für sich wasserabstoßenden Fasern in ‚hydrophile‘, also wasseranziehende Fasern“, erklärt Groll. Damit unterdrückt es die Anlagerung unerwünschter Proteine an der Faseroberfläche.

Dass sich Proteine unkontrolliert an Polymerfäden anlagern, ist in der Medizin ein gefürchteter Effekt. Er tritt normalerweise sehr schnell auf, wenn Materialien in den Körper eingesetzt werden. „Auf den hydrophoben Oberflächen werden die Proteine schnell denaturiert“, sagt Groll. Dadurch besteht die Gefahr, dass das Immunsystem aktiviert und die Wundheilung gestört wird. „Deshalb ist es äußerst wichtig, die Anlagerung solcher Proteine zu verhindern“, so der Polymerchemiker.


MEDICA.de; Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg