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Bionik: Fischparasit inspiriert zu Nadelpflaster

Pomphorhynchus Bulbus

Dass die Natur Vorbild für Technik sein kann, haben bereits Schwimmflossen und Klettverschlüsse bewiesen. Nun inspirierte der Fischdarmparasit Pomphorhynchus laevis Forscher um Jeffrey M. Karp am Brigham and Women's Hospital zu einem neuartigen Wundpflaster aus Mikronadeln, das sich mechanisch im Gewebe verankert. Es eignet sich daher besonders zur Fixierung von Hauttransplantaten.

Bulbus von Pomphorhynchus spec. | Mit Muskelkraft blähen Pomphorhynchus-Arten ihren hakenbesetzten Rüssel auf und verankern sich so in der Darmwand von Fischen.

Pomphorhynchus laevis gehört zu den Kratzwürmern und nistet sich im Gedärm von Fischen wie Barschen oder Aalen ein. Mit Hilfe seines hakenbesetzten Rüssels macht sich der Parasit in der Darmwand fest, wobei die Rüsselspitze nach dem Eindringen ins Gewebe einen so genannten Bulbus – eine blasenartige Verdickung – ausbildet. Inspiriert von diesem Quellmechanismus entwarfen die Forscher ein chirurgisches Pflaster aus mikroskopischen Nadeln, wobei jede einzelne aus einem stabilen Polymerkern und einer quellbaren Spitze besteht.

Bei Hauttransplantationen ist der enge Kontakt zwischen dem Transplantat und dem darunterliegenden Gewebe essenziell. Wundklammern gewähren dabei eine hohe mechanische Stabilität, das Entfernen führt jedoch oftmals zu Gewebeschäden und schmerzhaften Wundtraumata. Karps Nadelpflaster ist wesentlich schonender: Die konischen Nadeln erlauben ein leichtes Eindringen ins Gewebe, während die Spitzen bei Wasserkontakt innerhalb von Minuten aufquellen und das Pflaster so fest im Gewebe verankern.

Haftmechanismus des Nadelpflasters | Mit Hilfe der quellbaren Nadelspitzen verankert sich das Pflaster im Gewebe und fixiert auf diese Weise Hauttransplantate.

"Das einzigartige Design erlaubt es den Nadeln, mit minimalem Schaden an weichen Geweben zu haften", sagt Karp. Außerdem verursache das Pflaster im Vergleich zu chirurgischen Klammern weniger Wundtraumata und Infektionen beim Entfernen. Auf verschiedenen Tiergeweben haftet das Nadelbett übrigens dreimal besser als konventionelle Klammern, die bei Hauttransplantaten eingesetzt werden.

Die Anwendungsmöglichkeit sieht Karp nicht nur in der Fixierung von Transplantaten, sondern auch in der gezielten Abgabe von entzündungshemmenden Medikamenten und Antibiotika, die das erfolgreiche Anwachsen der transplantierten Haut unterstützen sollen. Zudem ließen sich solche Nadelpflaster aus verschiedensten Polymeren fertigen und können zur Behandlung unterschiedlichster Wunden eingesetzt werden.

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