Mediziner entwickeln aus Schneckenschleim revolutinären medizinischen Superkleber

Schleim von Schnecken hat äußerst nützliche Eigenschaften
Kann der Schleim einer weit verbreiteten Schnecke in der Zukunft als eine Art medizinischer Klebstoff eingesetzt werden? Forscher fanden jetzt heraus, dass ein neuer Bio-Klebstoff aus dem Schleim einer Nacktschnecke unglaublich stark ist, sich an Bewegungen des Körpers anpasst und auch an nassen oder feuchten Oberflächen haftet. Medizinern ist es sogar schon gelungen, mit der Hilfe des Klebstoffs ein Loch in einem Schweineherz zu versiegeln.

Den Wissenschaftlern der international anerkannten Harvard University ist es jetzt gelungen einen speziellen Bio-Klebstoff zu entwickeln, welcher auf dem Schleim einer Schnecke basiert. Dieser Kleber könnte in Zukunft in der Medizin eingesetzt werden, um beispielsweise Wunden zu schließen, berichten die Experten in einer Pressemitteilung zu den Ergebnissen ihrer Studie.

Normale Pflaster haften schlecht auf nassen Gewebe
Wenn Sie jemals versucht haben, beispielsweise ein Pflaster auf feuchte Haut zu kleben, dürfte Ihnen bekannt sein, wie frustrierend dieser Vorgang sein kann. Nasse Haut ist nicht die einzige Herausforderung für medizinische Klebstoffe. Auch die Behandlung verschiedener interner Verletzungen kann kompliziert werden, weil der menschliche Körper voll von Blut und anderen Flüssigkeiten ist, erläutern die Forscher.

Neuer Klebstoff weist zwei spezielle Eigenschaften auf
Viele der heute verwendeten Klebstoffprodukte sind toxisch für die Zellen, außerdem werden sie unflexibel sobald sie trocknen. Das Hauptmerkmal unseres Materials ist die Kombination einer sehr starken Haftkraft und der Fähigkeit, Stress zu übertragen und zu zerstreuen, sagt Autor Dr. Dave Mooney. Bisher war es nicht möglich, diese Eigenschaften in einem einzigen Klebstoff zu vereinen.

Arion subfuscus scheidet besonderen Schleim aus
Als die Forscher darüber nachdachten, wie sie medizinische Klebstoffe verbessern können, fanden sie die Lösung in einer Schnecke. Die Braune Wegschnecke (Arion subfuscus) ist eine Art von Nacktschnecken, die in Europa und Teilen der Vereinigten Staaten weit verbreitet ist. Bei Gefahr scheidet die Schnecke einen besonderen Schleim aus, der sie an Ort und Stelle festkleben soll. So wird es anderen Tieren erschwert die Schnecke von der Oberfläche zu entfernen, erläutern die Experten. Der Schleim ist mit positiv geladenen Proteinen durchsetzt. Die Forscher wurden durch den Schleim inspiriert, ein spezielles Hydrogel zu entwickeln. Dieses besteht aus einer sogenannten Alginat-Polyacrylamid-Matrix, welche eine Klebschicht mit positiv geladene Polymeren aufweist.

Warum ist der neue Klebstoff so stark?
Diese Polymere binden sich durch verschiedene Mechanismen an biologisches Gewebe: Elektrostatische Anziehung auf negativ geladene Zelloberflächen und kovalente Bindungen zwischen benachbarten Atomen und physikalische Durchdringung, erklären die Wissenschaftler. Diese Mechanismen machen den Klebstoff extrem stark. Die meisten bisherigen Material-Designs haben sich nur auf die Schnittstelle zwischen dem Gewebe und dem Klebstoff konzentriert. Der neue Klebstoff ist in der Lage, Energie durch seine Matrixschicht zu zerstreuen. Dies ermöglicht ihm sich viel mehr zu verformen, erläutern die Forscher weiter.

Der Klebstoff kann eine große Menge von Energie absorbieren
Das Design des Teams für die Matrixschicht umfasst Calciumionen, die über ionische Bindungen an das Alginat-Hydrogel gebunden sind. Wenn der Klebstoff Belastung ausgesetzt wird, brechen diese Ionenbindungen zuerst. So kann die Matrix eine große Menge an Energie absorbieren, bevor ihre Struktur beeinträchtigt wird, sagen die Autoren. Bei experimentellen Versuchen war mehr als das Dreifache der Energie erforderlich, um die Haftung des harten Klebstoffs zu stören, verglichen mit anderen medizinischen Klebstoffen. Wenn der Klebstoff schließlich brach, betraf dies zwar das Hydrogel, aber nicht die Bindung zwischen dem Klebstoff und dem Gewebe. Ein beispielloses Niveau gleichzeitiger hoher Haftfestigkeit und Matrixzähigkeit, erklären die Experten.

Neuer Kleber hat in Versuchen sehr gut abgeschlossen
Die Forscher testeten ihre Klebstoffe auf einer Vielzahl von trockenen und feuchten Schweinegeweben, einschließlich Haut, Knorpel, Herz, Arterie und Leber. Dabei fanden sie heraus, dass die Bindung bei allen Geweben deutlich stärker als bei anderen medizinischen Klebstoffen war. Auch zwei Wochen nach einer Implantation in Ratten oder um ein Loch in einem Schweineherz abzudichten, behauptete der Kleber seine Stabilität und Bindung, sagen die Mediziner. Darüber hinaus verursachte der Klebstoff keine Gewebeschädigung oder Adhäsionen an dem umliegenden Gewebe, wenn er bei einer Leberblutung bei Mäusen eingesetzt wurde.

Klebstoff hat zahlreiche Einsatzmöglichkeiten im medizinischen Bereich
Ein solches Hochleistungsmaterial hat zahlreiche Einsatzmöglichkeiten im medizinischen Bereich. Entweder als ein Pflaster oder als injizierbare Lösung für tiefere Verletzungen. Es kann auch verwendet werden, um medizinische Geräte an ihre Zielstrukturen anzubringen, wie beispielsweise einen Aktuator zur Unterstützung der Herzfunktion.

Zukünftige Einsatzmöglichkeiten?
Der Autor Dr. Adam Celiz erklärt weiter:„Wir können diese Klebstoffe aus biologisch abbaubaren Materialien herstellen, so dass sie sich zersetzen, sobald sie ihren Zweck erfüllt haben. Wir könnten diese Technologie sogar mit einer weichen Robotik kombinieren, um klebrige Roboter zu bilden, oder mit Arzneimitteln, um ein neues Transportmittel für die Medikamentenabgabe zu erstellen.“ (as)