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Kunstgewebe: Gold-Nanodrähte verbessern künstliches Herzgewebe

Gold-Nanodrähte in Alginat
Gold-Nanodrähte verbessern die Funktion von künstlichem Herzgewebe, das in einem Gerüst aus Alginat herangezüchtet wurde. Ein Team um Daniel Kohane von der Bostoner Kinderklinik und der Harvard University berichtet, dass die so gezüchteten Gewebe dicker und regelmäßiger angeordnet sind und die Zellen bei elektrischer Stimulation gleichmäßig kontrahieren. Sie führen das darauf zurück, dass die Nanodrähte die Zellen elektrisch leitend verbinden. Die Forscher rechnen damit, dass die Methode den therapeutischen Wert solcher Herz-Patches steigert.

Gold-Nanodrähte in Alginatmatrix | In den Porenwänden des Alginatgerüsts von künstlichem Herzgewebe sammeln sich Gold-Nanodrähte zu sternförmigen Aggregaten. Sie verbinden die Poren untereinander und synchronisieren die Zellen, die sich in ihnen ansiedeln.
Mit Hilfe von Gerüsten aus biokompatiblen Materialien wie Alginat oder Polymilchsäure züchten Mediziner schon länger dreidimensionale Stücke aus Herzgewebe, mit denen Schäden am Organ ausgebessert werden können. Die Herzzellen siedeln sich in den Poren der Stützstrukturen an und bilden so lebende Flicken, die totes Herzgewebe ersetzen. Bisher allerdings hatte das Kunstgewebe gegenüber echtem Herzmuskel einige Nachteile – so bilden die eingewanderten Zellen in den einzelnen Poren kugelförmige Aggregate, statt sich über größere Strecken regelmäßig anzuordnen. Außerdem kontrahieren sie nicht regelmäßig.

Die Ursache dafür ist das Polymergerüst selbst, das die einzelnen Zellgruppen voneinander isoliert und ihre chemische und elektrische Kommunikation behindert. Die Nanodrähte beheben das Problem, indem sie elektrische Verbindungen über die Porenwände hinweg herstellen. Die Forscher verwenden Gold als Material, weil das Metall reaktionsträge ist und sich Gold-Nanopartikel in verschiedenen Anwendungen als ungiftig und gut biokompatibel erwiesen haben.

Zellen, die sich in dem mit Gold verfeinerten Material ansiedeln, entwickeln auf elektrische Stimulation hin einen gemeinsamen Schlagrhythmus über lange Strecken, ähnlich echtem Herzgewebe. Der Trick funktioniert jedoch nur, solange die Nanodrähte mindestens genauso lang sind wie die Wände zwischen den Poren dick. Die Forscher wollen auf diese Weise einen Gewebetyp entwickeln, der nach einem Herzinfarkt geschädigte Teile des Organs gleichwertig ersetzen kann. (lf)

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  • Quellen
Nature Nanotechnology 10.1038/nnano.2011.160, 2011

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