Klebstoff von der Miesmuschel abgeschaut

Statt sich mit Nadel und Faden abzumühen, könnten Chirurgen in einigen Jahren einfach zu Klebstoff greifen, um Implantate mit lebendem Gewebe zu verbinden. Die Basis dafür legten jetzt Wissenschaftler, die das Geheimnis der extrem stark haftenden Klebefäden der Misesmuscheln als Vorbild für einen synthetisch hergestellten Kreber nahmen.

Das Vorhaben klingt verwegen: Ein Klebstoff soll Implantate wie künstliche Herzklappen oder Gefäßprothesen mit dem körpereigenen Gewebe verschweißen, ganz ohne belastende Naht. Mit einer UV-Lampe bestrahlt, soll die Verbindung rasch aushärten, so dass schon 30 Sekunden später der Fremdkörper fest im Körper des Patienten sitzt.

Modellobjekt Zahnimplantate

Doch der Chemiker Klaus Rischka Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM ist überzeugt, dass dieses Szenario bald Wirklichkeit wird. Bei dem jetzt beim Innovationswettbewerb zur Förderung der Medizintechnik preisgekrönten Projekt will das Konsortium zunächst an einem Zahnimplantat aus Titan die Tauglichkeit des Klebstoffs demonstrieren.

Zahnimplantate werden bisher ohne Klebstoff im Kieferknochen verankert. Das führt immer wieder dazu, dass zwischen Zahnfleisch und Metall Hohlräume bleiben, durch die Bakterien eindringen und Entzündungen verursachen können. Ein Klebstoff, der das Zahnfleisch fest mit dem Implantat verbindet, wäre eine Barriere gegen die aggressiven Keime. Herkömmliche Produkte eignen sich allerdings nicht dafür, denn sie lösen sich im feuchten Milieu über kurz oder lang auf. Bestes Beispiel dafür ist die geklebte Tasse, die nach einigen Reinigungsgängen in der Spülmaschine wieder in Scherben zerfällt.

Miesmuschel als Vorbild

Deshalb haben sich die Fraunhofer-Experten in der Natur umgeschaut und bei den Miesmuscheln eine patente Lösung gefunden. Die Meeresbewohner sind den Chemikern einen großen Schritt voraus. Im Laufe der Evolution haben sie einen Kleber entwickelt, der nicht nur unter Wasser funktioniert, sondern auch besonders fest und dauerhaft kittet. Miesmuscheln haften an jeder denkbaren Oberfläche, ob an porösem Gestein oder am glatten Schiffsrumpf. Auf Metall sitzen sie besonders fest und lassen sich selbst von Teflon kaum noch entfernen, auf dem sonst kaum etwas hält.

Für die starke Verbindung sorgt ein Protein. IFAM-Chemiker können die entscheidenden Teile der Substanz inzwischen synthetisch herstellen. Sie haben daraus bereits zusammen mit der europäischen Raumfahrtagentur ESA einen Klebstoff entwickelt, der in der bemannten Raumfahrt für alltägliche Reparaturen eingesetzt werden soll.

Um auch in der Medizin helfen zu können, ist eine weitere Zutat nötig: ein Wachstumsprotein, das sich ebenfalls synthetisch mit der klassischen Technik der Festphasenpeptidsynthese herstellen lässt. Es soll das Wachstum fördern, damit sich das körpereigene Gewebe – in diesem Fall das Zahnfleisch – besonders eng an das Implantat bindet. Als dritte Komponente kommt ein klassisches Polymer als Trägersubstanz hinzu.

Anwendungen frühestens in fünf bis sechs Jahren

In den kommenden zwei Jahren wollen die beteiligten Chemiker, Mediziner und Techniker die Grundlagen für den praktischen Einsatz schaffen. Es geht darum, einen optimalen Klebstoff herzustellen und dessen Wirksamkeit und Verträglichkeit an Zellkulturen nachzuweisen. Wenn das gelingt, kann ein Folgeprojekt mit Tierversuchen starten. Bis der Klebstoff beim Menschen zum Einsatz kommt, können nach Ansicht von Rischka allerdings noch fünf bis zehn Jahre vergehen.

An dem Forschungsvorhaben beteiligt sind außerdem Prof. Dr. Dr. Robert Sader als Projektkoordinator von den Frankfurter Universitätskliniken, Dr. Hendrik Bargel vom Biotechnikzentrum der TU Darmstadt, die Staatliche Materialprüfungsanstalt (MPA) sowie Dr. Marco Wieland vom Freiburger Implantate-Hersteller Straumann.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 22.10.2007 – NPO)