Deutsche Wissenschafter experimentieren mit den achtbeinigen Krabblern.

© Universitätsklinikums Bonn

Wissen Wissenschaft
03/14/2020

Doktor Spinne: Wie ihre Seide gebrochene Knochen heilen soll

Zur Therapie von Knochenbrüchen, Osteoporose und Tumoren suchen Ärzte Ersatzmaterial. Jetzt gibt es innovativen Ansätze aus der Natur.

Knochenbrüche, Osteoporose und Tumoren: Zur Therapie dieser gesundheitlichen Probleme suchen Ärzte Ersatzmaterial. Anna Bartz, Doktorandin in der Orthopädie und Unfallchirurgie des Universitätsklinikums Bonn, verfolgt einen innovativen Ansatz. Mit Spinnenseide plant sie, Knochenersatzzellen zu stabilisieren und an den gewünschten Ort für die Heilung zu implantieren.

Gewebeverluste beheben

Gewebeverluste jeglicher Art zum Beispiel nach einem Unfall, nach Operationen oder Tumorbehandlungen stellen in der Chirurgie eine große Herausforderung dar, weil eine natürliche Heilung größerer Knochendefekte nur langsam und begrenzt möglich ist. „Neugebildetes Narbengewebe wird zudem funktionell nicht oder nur eingeschränkt den Ansprüchen des ursprünglichen Knochengewebes gerecht“, sagt Anna Bartz.Ziel ihres Forschungsprojektes ist es, eine optimale Trägerstruktur für die Geweberekonstruktion von Knorpel und Knochen unter Einsatz verschiedener Biomaterialien wie zum Beispiel Spinnenseide zu entwickeln.

Biomaterial Spinnenseide

Obwohl Spinnenseide größtenteils nur aus zwei Proteinen besteht, verfügt sie über besondere Eigenschaften: Sie ist chemisch äußerst stabil, elastisch und sehr robust, ultraleicht und sogar zugfester als Stahl. „Diese Eigenschaften machen sie als Matrix für den Zellaufbau von Knorpel- beziehungsweise Knochenersatzmaterial besonders interessant“, sagt Bartz.

Antibakteriell

Die Wissenschaftler planen, aus Mesenchymalen Stromazellen, die vor allem in Knochen vorkommen und über ein großes Regenerationspotenzial verfügen, Ersatzzellen zu gewinnen und zu vermehren. Die Seide zum Beispiel der Goldenen Radnetzspinne (Nephila) soll als Trägersubstanz für die Zellen dienen. „Dies hat gegenüber herkömmlichen Transplantationsverfahren den Vorteil, dass durch die Spinnenseide die Anhaftung des Materials am Knochen erleichtert wird und eine Lockerung des Implantationsmaterials nicht zu erwarten ist“, führt Bartz aus. Aufgrund der antibakteriellen Wirkung der Spinnenseide könnten Implantatinfektionen zumindest verringert werden. Dies sei insbesondere für Patienten mit Wundheilungsstörungen von Bedeutung.

Klinischer Einsatz frühestens in 15 Jahren

„Bis das Knochenersatzmaterial im klinischen Alltag eingesetzt werden kann, wird es allerdings noch etwa 15 bis 20 Jahre dauern“, schätzt Bartz. Die Wissenschaftler haben daher eine Crowdfunding- Kampagne ins Leben gerufen. Die Spenden sollen zur Deckung der Material- und Laborkosten des auf drei Jahre angelegten Forschungsprojektes dienen. Insgesamt sind dafür 32.000 Euro veranschlagt.

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