Als de hartspier beschadigd is, het repareren van het constant actieve orgaan is een uitdaging. Empa-onderzoekers ontwikkelen een nieuwe weefselkleefstof geïnspireerd door de natuur, die laesies in spierweefsel kan herstellen. Ze hebben geprofiteerd van het ongelooflijke vermogen van zeemosselen om zich aan elk soort oppervlak te hechten.

Aan wind- en golfslagkusten, zeemosselen kleven stoïcijns aan rotsen, boten en steigers. Met superkrachten die wedijveren met die van Spider-Man, de mosselvoet houdt vast aan het oppervlak, omdat zijn klieren fijne draden produceren die, in tegenstelling tot spinnenzijde, blijven stevig onder water en toch zeer elastisch. Twee eiwitten, mfp-3 en de bijzonder zwavelhoudende mfp-6, zijn componenten van deze zeezijde. Als structurele eiwitten, ze zijn vooral interessant voor biomedisch onderzoek vanwege hun fascinerende mechanische eigenschappen en hun biocompatibiliteit.

Uitdagende omstandigheden

Onderzoekers van Empa's "Biomimetic Membranes and Textiles"-lab in St. Gallen hebben gebruik gemaakt van deze eigenschappen. Het team van Claudio Toncelli was op zoek naar een biocompatibele weefsellijm die zich aan het kloppende hart zou hechten en toch elastisch bleef, zelfs onder de meest uitdagende omstandigheden. Ten slotte, als hartspierweefsel beschadigd is, bijvoorbeeld door een hartaanval of een aangeboren aandoening, de wonden moeten kunnen helen, ook al blijft de spier samentrekken.

"Werkelijk, collageen is een geschikte basis voor een wondlijm, een eiwit dat ook voorkomt in menselijk bindweefsel en pezen, " zegt Toncelli. Bijvoorbeeld, gelatine bestaat uit verknoopt collageen dat zeer aantrekkelijk zou zijn voor een weefselkleefmiddel. "De structuur van gelatine komt al heel dicht in de buurt van enkele van de natuurlijke eigenschappen van menselijk bindweefsel, "voegt hij eraan toe. Echter, het hydrocolloïde is niet stabiel bij lichaamstemperatuur, maar wordt vloeibaar. Dus om een ​​hechtend materiaal te ontwikkelen dat gewonde gebieden op interne organen veilig kan verbinden, de onderzoekers moesten een manier vinden om extra eigenschappen in gelatine op te nemen.

Onder druk

"De gespierde voet van mosselen scheidt sterk hechtende draden af, waarmee de mossel zich op allerlei ondergronden in water kan hechten, " legt Toncelli uit. In deze zeezijde, verschillende eiwitten werken nauw samen. Geïnspireerd door de oplossing van de natuur voor het omgaan met turbulente krachten onder water, de onderzoekers rustten gelatine-biopolymeren uit met functionele chemische eenheden die vergelijkbaar zijn met die van de zeezijde-eiwitten mfp-3 en mfp-6. Zodra de gelatine zeezijdegel contact maakt met weefsel, de structurele eiwitten verknopen zich met elkaar en zorgen voor een stabiele verbinding tussen de wondoppervlakken.

De onderzoekers hebben al onderzocht hoe goed de nieuwe hydrogel zich daadwerkelijk hecht in laboratoriumexperimenten die meestal worden gebruikt om technische normen te definiëren voor de zogenaamde barststerkte. "De weefselkleefstof kan een druk weerstaan ​​die gelijk is aan de menselijke bloeddruk, ", zegt Empa-onderzoeker Kongchang Wei. De wetenschappers waren ook in staat om de uitstekende weefselcompatibiliteit van de nieuwe kleefstof in celkweekexperimenten te bevestigen. Ze doen nu hun best om de klinische toepassing van de "mossellijm" te bevorderen.