Beschichtungen geben Körperzellen halt


Fällt ein Körperorgan aus, könnte ein technisches Gerät wie ein künstliches Herz oder eine Pumpe für Insulin weiterhelfen. Die Leitungen von diesem Gerät in den Körper werden meist rasch von Bakterien besiedelt, die gefährliche Infektionen verursachen. Deshalb entwickeln die TU-Forscher Beschichtungen, auf die sich Zellen des Körpers dauerhaft anheften und so den Mikroorganismen keinen Raum geben.

Auf der Haut eines Menschen wimmeln ähnlich viele Bakterien wie er Zellen im Körper hat. Die Haut schützt sich mit einer Fettschicht vor den Mikroorganismen.
Bisher aber gelang es nicht, einen solchen schützenden Fettfilm für technische Implantate zu entwickeln. Auch Versuche mit Kunststoffen, die Silberionen enthalten, brachten nicht den gewünschten Erfolg.
Silberionen töten zwar wie erwartet die Bakterien, greifen aber auch die Zellen des Körpers an, die daher nicht mehr anwachsen.

Implantieren Ärzte eine Leitung in den Körper, beginnt die Haut in der Nähe zu wachsen, um die Wunde zu schließen. Stoßen die wachsenden Zellen auf die Haut auf der gegenüber liegenden Seite der Wunde, sendet diese einen Botenstoff aus, der das Wachstum stoppt. Die künstliche Leitung in den Körper kann solche Signale natürlich nicht aussenden und die Haut wächst auch dann weiter, wenn sie längst das Implantat erreicht hat. Dadurch bilden sich Taschen, die oft einen idealen Brutraum für Bakterien bilden.

Verhindern könnte man das, wenn die Zellen des Körpers schneller an der künstlichen Leitung festwachsen als die Bakterien. Es gibt sogar ein Beispiel aus der Natur: Dem Hirscheber "Babyrousa babyrousa" auf der indonesischen Insel Sulawesi wachsen die Hauer nicht nach vorne aus dem Maul heraus, sondern durchbrechen die Haut des Rüssels nach oben. Da Infektionen an der Durchbruchstelle praktisch nicht auftreten, wie pathologische Untersuchungen von Ulrich Gross zeigten, nahmen sich die TU-Forscher dieses seltene Tier zum Vorbild.

Der Zahnschmelz der Hirscheberhauer besteht zu mehr als neunzig Prozent aus dem Mineral Hydroxylapatit. Als man Material für Hautdurchleitungen mit diesem Hydroxylapatit beschichtete, hefteten sich die Zellen viel schneller darauf fest als vorher. Raut der Forscher die Oberfläche vor dieser Beschichtung auch noch auf, bildet sich so rasch ein Film lebender Körperzellen auf dem Implantat, dass die Bakterien praktisch keine Chance mehr haben.

Leitungen mit künstlichem Zahnschmelz als Außenbeschichtung eignen sich daher als Implantate, die von äußeren Geräten in den Körper hineinführen und die so die Funktion ausgefallener Organe übernehmen können. Ideal sind sie aber trotzdem noch nicht. Während der Hauer des Ebers starr durch die Haut des Rüssels sticht, sollte die Haut an einem Implantat noch ein wenig beweglich bleiben.

Um dieses Ziel zu erreichen, wirft TU-Forscher Helmut Schubert wieder einen Blick auf den Hirscheber: Auch die Oberhaut ist mit der Unterhaut des Körpers zwar sehr fest, aber eben auch sehr beweglich verbunden. Aus beiden Hauttypen ragen lange Eiweiß-Fäden, jeweils ein Faden der Unterhaut bildet dabei eine Schlaufe mit einem anderen Eiweiß der Oberhaut. Entwirren lässt sich so ein Knäuel kaum. Deshalb halten Unterhaut und Oberhaut auch fest zusammen und bleiben doch ähnlich beweglich wie das Spaghetti-Knäuel.
Jetzt müssen die TU-Forscher nur noch künstliche Fäden auf ihre Implantate aufbringen, um den Zellen des Körpers ein optimales, aber bewegliches Verknäueln zu ermöglichen.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität Berlin