Einleitung
Spinnenseide, ein seit der Antike für seine heilenden Eigenschaften bekanntes Material, erlebt in der modernen Medizin eine Renaissance. Insbesondere im Bereich der Nervenregeneration eröffnen sich durch die einzigartigen Eigenschaften der Spinnenseide vielversprechende Perspektiven. Dieser Artikel beleuchtet die aktuellen Forschungsansätze und potenziellen Anwendungen von Spinnenseide bei der Heilung von Nervenverletzungen.
Spinnenseide: Ein natürliches Hightech-Material
Spinnenseide zeichnet sich durch eine Kombination außergewöhnlicher Eigenschaften aus, die sie für medizinische Anwendungen prädestinieren:
- Hohe Reißfestigkeit und Elastizität: Spinnenseide ist reißfester als Nylon und dehnbarer als Stahl.
- Biokompatibilität: Sie wird vom Körper gut vertragen und löst keine Immunreaktionen aus.
- Biologischer Abbau: Der Körper baut Spinnenseide vollständig ab.
- Antibakterielle und fungizide Wirkung: Spinnenseide wirkt gegen Bakterien und Pilze.
- Wundheilungsfördernd: Sie unterstützt die Heilung von Wunden.
Diese Eigenschaften machen Spinnenseide zu einem idealen Kandidaten für verschiedene medizinische Anwendungen, darunter die Nervenregeneration.
Nervenregeneration mit Spinnenseide: Aktuelle Forschungsansätze
Nervenleitschienen aus Spinnenseide
Eine vielversprechende Anwendung von Spinnenseide in der Nervenheilung ist die Herstellung von Nervenleitschienen. Diese Röhrchen aus Spinnenseide dienen als Gerüst, entlang dessen durchtrennte Nervenfasern wieder zusammenwachsen können.
Forscher der Universitätsklinik für Plastische, Rekonstruktive und Ästhetische Chirurgie der MedUni Wien haben Nervenleitschienen aus zwei verschiedenen Seidenarten hergestellt:
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- Seidenraupenseide: Für die Röhrchen selbst.
- Spinnenseide: Für die Füllung der Röhrchen.
Im Tiermodell zeigte sich, dass sich die durchtrennten Nerven an die neuartigen Nervenleitschienen aus Seide anpassten und entlang der Seidenfäden über die Defektdistanz wuchsen, bis die Nervenenden wieder erfolgreich miteinander verbunden waren.
Die Röhrchen aus Seidenraupenseide sind mit einer porösen Wand ausgestattet, um den für die Funktionalität der Nerven notwendigen Austausch von Nähr- und Abfallstoffen zu gewährleisten. Die molekulare Struktur der Röhrchen sorgt für deren Stabilität und verhindert Knicke und Brüche. Zudem haften Zellen, die für die Nervenregeneration entscheidend sind, an beiden Seidenarten, was eine Voraussetzung für den Fortgang der Regeneration ist.
Spinnenseide als Wegweiser für Nervenfasern
Forscher der Medizinischen Hochschule Hannover konnten zeigen, dass Spinnenseide als Wegweiser für wachsende Nervenfasern dienen kann. In einem Experiment durchtrennten sie bei Schafen Nerven in den Hinterläufen und implantierten den Tieren ein Stück Vene, gefüllt mit Spinnenseide. Die Nerven wuchsen durch diese Röhre wieder zusammen, und sechs Monate später konnten die Tiere wieder normal laufen.
Biotechnologisch hergestellte Spinnenseide
Die Gewinnung von Spinnenseide aus Spinnen ist aufwendig und teuer. Daher arbeiten Forscher an der biotechnologischen Herstellung von Spinnenseide. Dabei werden Mikroorganismen gentechnisch so verändert, dass sie Spinnenseidenproteine produzieren. Diese Proteine können dann zu Fasern versponnen werden, die ähnliche Eigenschaften wie natürliche Spinnenseide aufweisen.
Thomas Scheibel entwickelte an der TU München ein Verfahren, bei dem E. coli Bakterien genetisch so umgebaut werden, dass sie die Proteine der Spinnenseide produzieren. Er gründete das Biotechnologieunternehmen AMsilk, das die Seidenproteine heute in größeren Mengen herstellt.
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Janus-Fasern aus Spinnenseide
Forscher der Universität Bayreuth haben sogenannte Janus-Fasern aus biotechnologisch hergestellter Spinnenseide entwickelt. Diese Fasern haben zwei unterschiedlich funktionalisierte Seiten:
- Eine Seite: Fördert das Anwachsen von Zellen.
- Andere Seite: Kann mit bestimmten Molekülen belegt werden, z.B. mit Wachstumsfaktoren oder Gold-Nanopartikeln.
Die Janus-Fasern könnten die Regeneration von Nerven- und Muskelzellen auf verschiedene Weise unterstützen:
- Wachstumsfaktoren: Könnten das gezielte und schnellere Wachstum von Nervenzellen entlang der Faser fördern.
- Gold-Nanopartikel: Könnten die Adhäsion und das Wachstum von Nerven- und Muskelzellen elektrisch stimulieren.
Klinische Anwendungen und Zukunftsperspektiven
Die Forschung zur Anwendung von Spinnenseide in der Nervenheilung befindet sich noch in einem frühen Stadium. Bisher wurden vielversprechende Ergebnisse in Tiermodellen erzielt. Klinische Studien am Menschen stehen noch aus.
Dennoch gibt es bereits konkrete Ideen für zukünftige Anwendungen:
- Reparatur durchtrennter Nervenfasern: Spinnenseide könnte helfen, durchtrennte Nervenfasern beim Menschen wieder besser zusammenwachsen zu lassen.
- Behandlung von Nervenverletzungen: Spinnenseide könnte als Nervenimplantat eingesetzt werden, um beschädigte Nervenbahnen zu reparieren.
- Förderung der Muskelregeneration: Janus-Fasern aus Spinnenseide könnten das Wachstum von Muskelzellen stimulieren und die Regeneration von Muskelgewebe fördern.
Weitere medizinische Anwendungen von Spinnenseide
Neben der Nervenheilung wird Spinnenseide auch in anderen Bereichen der Medizin erforscht:
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- Wundheilung: Spinnenseide kann als Wundverschluss eingesetzt werden, um die Heilung von Wunden zu beschleunigen.
- Gewebe Engineering: Spinnenseide kann als Gerüst für die Kultivierung von Hautzellen oder Herzmuskelgewebe verwendet werden.
- Implantatbeschichtung: Spinnenseide kann als Beschichtung für Silikonimplantate, Katheter und Gefäßprothesen eingesetzt werden, um Entzündungen und Abstoßungsreaktionen zu verhindern.
- Wirkstofftransport: Winzige Spinnenseidenpartikel können als Wirkstofftransporter eingesetzt werden, um Impfstoffe effektiver zu machen.
- Knochenheilung: Schrauben aus Seide könnten eine Alternative zu Metallprodukten zur Knochenheilung darstellen.
- Neurodermitis-Salbe: Eine Neurodermitis-Salbe auf Spinnenseidebasis schützt die Haut vor Pilzen und Keimen.
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