zur Navigation zum Inhalt
© Karin Kiefer
Revolutionär: Herzmuskelzellen, die entlang vorgegebener 2-Mikrometer-Linien in eine Richtung wachsen.
 
Kardiologie 27. April 2015

Nanopflaster gibt Herzmuskel die Richtung vor

Neue Oberflächenstruktur des Trägermaterials verbessert die Zellkultur von Kardiozyten.

In Saarbrücken wurden Herzmuskelzellen auf einer Nanooberfläche gezüchtet. Das Besondere daran ist, dass die Zellen dabei entlang einer vorgegebenen Richtung wachsen. Nur so können sie sich wie im gesunden Gewebe richtig zusammenziehen. Als Nanopflaster könnte die Methode künftig bei Herzerkrankungen zum Einsatz kommen.

Rund 60- bis 90-mal schlägt das menschliche Herz in der Minute. Dabei pumpt es rund fünf bis sechs Liter Blut durch die Adern, bei sportlichen Aktivitäten sogar 20 Liter und mehr. Damit dies alles funktioniert, müssen die Herzmuskelzellen richtig arbeiten: Hierzu ziehen sie sich blitzschnell und in regelmäßigen Abständen zusammen. „Diese Kontraktionen erfolgen dabei immer in eine vorgegebene Richtung“, sagt Karin Kiefer von der Klinik für Kinderkardiologie am Homburger Uniklinikum.

Bei einer Erkrankung des Herzmuskels können diese Zellen absterben oder ihre volle Funktion nicht mehr erfüllen. In der Folge ist das Herz nicht mehr so leistungsfähig. Um Betroffene besser zu therapieren, arbeiten Forscher daran, Herzmuskelzellen im Labor zu züchten. Diese könnten dann in das abgestorbene Gewebe transplantiert werden. Das Problem: Mit einem einfachen Wachsen der Zellen alleine ist es nicht getan. „Damit sich die gezüchteten Zellen wie im Herzmuskel gemeinsam zusammenziehen, müssen sie in dieselbe Richtung wachsen“, erklärt Kiefer. „Würde man die Zellen zum Beispiel einfach nur in den Muskel spritzen, würden sie dort kreuz und quer wachsen.“

Gemeinsam mit Forscherkollegen des Leibniz-Instituts für Neue Materialien um Cenk Aktas und Juseok Lee vom Programmbereich CVD/Biooberflächen hat das Wissenschaftlerteam der Saar-Uni eine Art Nanopflaster entwickelt, auf dem die Zellen in eine vorgegebene Richtung wachsen ( Kiefer et al. Nanotechnology 2014; 25 ).

Das Pflaster besteht aus einem hauchdünnen Aluminium-Plättchen, das mit einer Aluminiumoxidschicht überzogen ist. Das Besondere an den Plättchen ist die Struktur, wie Kiefer erläutert: „Die einzelnen Aluminiumoxid-Komponenten kann man sich wie eine Portion Spaghetti auf einem Teller vorstellen.“ Für ihre Studie haben die Wissenschaftler die Spaghetti-Struktur mit einem Laser bearbeitet und parallel verlaufende Linien hineingeschnitten. Dabei haben sie verschiedene Plättchen erzeugt, deren Linien Abstände zwischen ein und acht Mikrometern besitzen. Anschließend haben sie die Zellen darauf aufgebracht. Dieses Material wurde bereits vor ein paar Jahren von Saarbrücker Chemikern um Professor Michael Veith entwickelt. Die Forscher konnten damals bereits nachweisen, dass es für biologische Proben gut verträglich ist.

„Wir konnten zeigen, dass die mit dem Laser bearbeitete Nanostruktur den Herzmuskelzellen eine Wuchsrichtung vorgibt“, kommentiert die Biologin die Ergebnisse. Am besten wuchsen die Zellen in eine gemeinsame Richtung, wenn die Linien zwei bis vier Mikrometer breit waren. Bei unbehandelten Plättchen kam es hingegen zu ungeordnetem Wachstum.

In Folgestudien müsste nun geklärt werden, inwieweit sich die so gezüchteten Zellen auch wie natürliche Zellen im Gewebe zusammenziehen können. Darüber hinaus ist denkbar, das Pflaster mit einem Material zu entwickeln, das sich im Körper selber abbaut. Mediziner könnten das Nanopflaster nutzen, um Kinder zu therapieren, die an einem angeborenen Herzfehler leiden. Mit der Technik könnten etwa Löcher zwischen den Kammern und Vorkammern des Herzens geschlossen werden. Aber auch bei anderen Patienten, beispielsweise nach einem Herzinfarkt, könnte die Methode zum Einsatz kommen.

Universität des Saarlandes, Ärzte Woche 18/2015

Zu diesem Thema wurden noch keine Kommentare abgegeben.

Mehr zum Thema

<< Seite 1

Medizin heute

Aktuelle Printausgaben