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News: Heilende Schlüssellöcher

Ob als einfacher Katheter oder künstliche Herzklappe - jedes Jahr finden über eine halbe Milliarde Implantate ihre medizinische Verwendung. Für Patienten besteht dabei immer die Gefahr, daß der Fremdkörper abgestoßen wird, indem ihn ein narbenartiges Gewebe umgarnt. Amerikanische Wissenschaftler fanden nun einen Weg, die Oberfläche der verwendeten Materialien so zu bearbeiten, daß körpereigene Proteine daran haften bleiben, die den natürlichen Heilungsprozeß fördern.
Von dieser Technik berichten Buddy D. Ratner und Galen Shi vom Department of Bioengineering an der University of Washington in Nature vom 15. April 1999. Sie erstellten in einem Polymer Negativabdrücke der gewünschten Proteine. Während dies bei kleinen Molekülen bereits häufig gemacht wurde, besteht in der Größe von Proteinen eine zusätzliche Schwierigkeit. Die Gruppe um Ratner testete ihre Methode an drei Proteinen, die eine wichtige Rolle dabei spielen, wie Blut auf Fremdkörper reagiert. Dabei blieb ein Proteintyp umso eher an einem Polymer hängen, wenn dieser auch mit diesem Makromolekül präpariert wurde. Die Trefferrate ist allerdings nicht optimal, da die Vorlageproteine beim Herstellungsprozeß vollkommen zufällig orientiert sind.

Die Proteinabdrücke, die wie Schlüssellöcher fuktionieren, werden in fünf Schritten erstellt: Zunächst werden die gewünschten Proteine auf einer glatten Oberfläche verteilt und dort mit einer Zuckerschicht fixiert (Bild a+b). Ratner und seine Kollegen benutzten als Basismaterial Glimmer. Der Zucker schützt die Proteine vor dem, was folgt: Denn mittels einer Plasma-Abscheidung (radio-frequency glow-discharge plasma deposition), eines Verfahren aus der Mikroelektronik, wird ein Teflon-artiges Polymer (Hexafluoropropylen) aufgetragen (Bild c). Das Polymer verbindet sich mit dem Zucker, ohne daß dabei die Proteine zerstört werden. Letztendlich wird an das Sandwich ganz zuoberst eine festere synthetische Halterung geklebt (Bild d); in der Anwendung ist dies das Implantat. Entfernt man nun die untere Glimmerschicht, so können die Proteine vom Zucker gelöst werden (Bild e). Sie hinterlassen winzige Hohlräume, die ihrer spezifischen Form entsprechen und damit maßgeschneiderte Schlüssellöcher bilden.

Der Gruppe um Ratner gelang es also zum ersten Mal, künstliche Oberflächen mit Schichten zu überziehen, die in der Lage sind, bestimmte Proteine zu erkennen. Damit könnte die Methode für alle Arten von Implantaten Verwendung finden.

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