Bei den meisten Wirbeltieren besteht das stützende Endoskelett aus Knochen, einem mineralisierten Bindegewebe. Hierzu scheiden knochenbildende Zellen, die so genannten Osteoblasten, eine Matrix aus Kollagen aus, an der sich Calciumphosphat zu Hyproxyapatit verhärtet. Die Kombination aus flexiblem Kollagen mit der mineralisierten Hartsubstanz verleiht dem Knochen seine Härte, ohne dabei spröde zu sein.

Um künstlichen Knochen unter Laborbedingungen zu gewinnen, hat das Team von Samuel Strupp an der Northwestern University zuerst das stützende Gerüst der Kollagenfasern nachgebaut. Hierzu entwickelten sie ein kegelförmiges Molekül, das an einem Ende mit einem Peptid einen wasserliebenden Bereich besitzt, während sich am anderen Ende eine wasserabweisende Alkylgruppe befindet. Taucht man diese Moleküle in Wasser mit niedrigem pH-Wert, bauen sich die Fasern spontan zusammen, wobei der wasserscheue Bereich in der Mitte zusammentrifft, und die wasserfreundlichen Peptide Kontakt zum Außenmedium aufnehmen.

Wiederholt man diesen Vorgang, bildet sich ein langes, faserförmiges Molekül, wobei die Alkylgruppen das Kabel bilden, das von den Peptiden isoliert wird. An diesen Fasern orientiert sich nun das Wachstum der Hydroxyapatitkristalle, sodass sie die natürliche Struktur in einem Knochen nachbilden. In diesem Fall entwickelten die Forscher eine Proteinstruktur passend für knochenbildende Zellen. Aber die Chemie der Peptide ist anpassungsfähig. So können sie beliebig verändert werden, um andere Zelltypen an das Gerüst zu binden, etwa Nervenzellen, Muskel- oder Leberzellen. "Diese Fasern sind zellfreundlich", sagt Stupp, "die Zellen mögen es, darauf zu wachsen."

Idealerweise wollen die Forscher mit ihrer Entdeckung die Selbstheilungskraft des Körpers unterstützen. In diesem Fall könnten Knochen repariert werden, indem mineralisierendes Material bevorzugt auf dem fibrösen Gerüst wächst, das der Körper als natürlich interpretiert. Aber auch die Zellen der Bauchspeicheldrüse wachsen auf einer Kollagenunterlage, der so genannten extrazellulären Matrix. Ist das künstliche Netz aus Kollagenfasern mit den richtigen Informationen für diese Zellen ausgestattet, könnten sich dort Pankreaszellen ansiedeln und somit eine neue Therapie für Diabetes bilden.